Una mala hierba tolerante a la sequía podría ser la clave para alimentar al mundo, según una nueva investigación.
La planta común conocida como verdolaga contiene pistas importantes sobre cómo crear valiosos cultivos tolerantes a la sequía.
Científicos de Yale describen cómo Portulaca oleracea integra dos vías metabólicas distintas para crear un nuevo tipo de fotosíntesis que permite que el pasto resista la sequía sin dejar de ser altamente productivo.
“Esta es una combinación muy rara de rasgos y ha creado una especie de ‘súper planta’, que potencialmente podría ser útil en actividades como la ingeniería de cultivos”, dijo Erika Edwards, profesora de ecología y biología evolutiva en Yale y autora senior de el documento publicado hoy en la revista Science Advances.
Las plantas desarrollaron de forma independiente una variedad de mecanismos distintos para mejorar la fotosíntesis. Por ejemplo, el maíz y la caña de azúcar han desarrollado lo que se llama fotosíntesis C4, que permite que la planta siga siendo productiva a altas temperaturas.
Las suculentas como los cactus y los agaves poseen otro tipo llamado fotosíntesis CAM, que les ayuda a sobrevivir en los desiertos y otras áreas con poca agua. Tanto C4 como CAM realizan diferentes funciones pero reclutan la misma ruta bioquímica para actuar como “complementos” de la fotosíntesis normal.
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Lo que hace que la hierba de verdolaga sea única es que posee ambas adaptaciones evolutivas, lo que le permite ser altamente productiva y también muy tolerante a la sequía, una combinación poco probable para una planta. La mayoría de los científicos creían que C4 y CAM operaban de forma independiente dentro de las hojas de verdolaga.
Pero el equipo de Yale, dirigido por los coautores corresponsales y académicos postdoctorales José Moreno-Villena y Haoran Zhou, realizó un análisis espacial de la expresión génica dentro de las hojas de verdolaga y descubrió que la actividad de C4 y CAM están completamente integradas. Operan en las mismas células, con los productos de las reacciones CAM procesados por la vía C4. Este sistema proporciona niveles inusuales de protección para una planta C4 en tiempos de sequía.
Los investigadores también construyeron modelos de flujo metabólico que predijeron la aparición de un sistema C4 + CAM integrado que refleja sus resultados experimentales.
Comprender esta nueva vía metabólica podría ayudar a los científicos a idear nuevas formas de diseñar cultivos como el maíz para ayudar a resistir sequías prolongadas, dicen los autores.
“En términos de ingeniería de un ciclo CAM en un cultivo C4, como el maíz, todavía queda mucho trabajo por hacer antes de que pueda convertirse en una realidad”, Edwards dijo. “Pero lo que hemos demostrado es que los dos caminos se pueden integrar de manera eficiente y compartir productos. C4 y CAM son más compatibles de lo que pensábamos, lo que nos lleva a sospechar que hay muchas otras especies de C4 + CAM esperando a ser descubiertas”.
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