Un nuevo descubrimiento de la Universidad de Tel Aviv ha logrado cultivar y caracterizar variedades de tomate con mayor eficiencia en el uso del agua sin comprometer el rendimiento. Los investigadores, empleando la tecnolog\u00eda de edici\u00f3n gen\u00e9tica CRISPR, pudieron cultivar tomates que consumen menos agua y al mismo tiempo preservan el rendimiento, la calidad y el sabor. La investigaci\u00f3n se llev\u00f3 a cabo en los laboratorios del Prof. Shaul Yalovsky y el Dr. Nir Sade y fue dirigida por un equipo de investigadores de la Facultad de Ciencias Vegetales y Seguridad Alimentaria de la Facultad Wise de Ciencias de la Vida de la Universidad de Tel Aviv.<\/p>\n\n\n\n
El equipo inclu\u00eda al Dr. Mallikarjuna Rao Puli, un ex becario postdoctoral supervisado por el Prof. Yalovsky, y Purity Muchoki, una estudiante de doctorado supervisada conjuntamente por el Prof. Yalovsky y el Dr. Sade. Otros estudiantes y becarios postdoctorales de la Facultad de Ciencias Vegetales y Seguridad Alimentaria de TAU, junto con investigadores de la Universidad Ben Gurion y la Universidad de Oregon, tambi\u00e9n contribuyeron a la investigaci\u00f3n. Los hallazgos del estudio fueron publicados en la revista PNAS.<\/p>\n\n\n\n
Los investigadores explican que, a la luz del calentamiento global y la disminuci\u00f3n de los recursos de agua dulce, existe una demanda creciente de cultivos agr\u00edcolas que consuman menos agua sin comprometer el rendimiento. Naturalmente, al mismo tiempo, debido a que los cultivos agr\u00edcolas dependen del agua para crecer y desarrollarse, resulta particularmente dif\u00edcil identificar variedades de plantas adecuadas.<\/p>\n\n\n\n
En un proceso llamado transpiraci\u00f3n, las plantas evaporan el agua de sus hojas. Al mismo tiempo, el di\u00f3xido de carbono ingresa a las hojas y es asimilado en az\u00facar mediante la fotos\u00edntesis, que tambi\u00e9n tiene lugar en las hojas. Estos dos procesos (transpiraci\u00f3n y absorci\u00f3n de di\u00f3xido de carbono) ocurren simult\u00e1neamente a trav\u00e9s de aberturas especiales en la superficie de las hojas llamadas estomas. Los estomas pueden abrirse y cerrarse, sirviendo como mecanismo a trav\u00e9s del cual las plantas regulan su estado h\u00eddrico. Los investigadores destacan que en condiciones de sequ\u00eda, las plantas responden cerrando sus estomas, reduciendo as\u00ed la p\u00e9rdida de agua por transpiraci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n
El problema es que debido al acoplamiento inextricable entre la transpiraci\u00f3n del agua y la absorci\u00f3n de di\u00f3xido de carbono, el cierre de los estomas conduce a una reducci\u00f3n en la absorci\u00f3n de di\u00f3xido de carbono por parte de la planta. Esta disminuci\u00f3n en la absorci\u00f3n de di\u00f3xido de carbono conduce a una disminuci\u00f3n en la producci\u00f3n de az\u00facar mediante la fotos\u00edntesis. Dado que las plantas dependen del az\u00facar generado en la fotos\u00edntesis como fuente de energ\u00eda vital, una reducci\u00f3n en este proceso afecta negativamente el crecimiento de las plantas.<\/p>\n\n\n\n
En las plantas de cultivo, la disminuci\u00f3n de la producci\u00f3n de az\u00facar fotosint\u00e9tico se manifiesta como una disminuci\u00f3n tanto en la cantidad como en la calidad de la cosecha. En el tomate, por ejemplo, el da\u00f1o al cultivo se refleja en una disminuci\u00f3n del n\u00famero de frutos, de su peso y de la cantidad de az\u00facar en cada fruto. Las frutas con menor contenido de az\u00facar son menos sabrosas y menos nutritivas.<\/p>\n\n\n\n
En el presente estudio, los investigadores indujeron una modificaci\u00f3n en el tomate mediante edici\u00f3n gen\u00e9tica utilizando el m\u00e9todo CRISPR, dirigido a un gen conocido como ROP9. Las prote\u00ednas ROP funcionan como interruptores, alternando entre un estado activo o inactivo.<\/p>\n\n\n\n
El profesor Yalovsky dijo: “Descubrimos que la eliminaci\u00f3n de ROP9 mediante la tecnolog\u00eda CRISPR causa un cierre parcial de los estomas. Este efecto es particularmente pronunciado durante el mediod\u00eda, cuando la tasa de p\u00e9rdida de agua de las plantas en el proceso de transpiraci\u00f3n es m\u00e1s alta”.<\/p>\n\n\n\n
“Por el contrario, en la ma\u00f1ana y en la tarde, cuando la tasa de transpiraci\u00f3n es menor, no hubo una diferencia significativa en la tasa de p\u00e9rdida de agua entre las plantas de control y las plantas modificadas con ROP9. Debido a que los estomas permanecieron abiertos en la ma\u00f1ana y en la tarde, las plantas fueron capaces de absorber suficiente di\u00f3xido de carbono, evitando cualquier disminuci\u00f3n en la producci\u00f3n de az\u00facar mediante la fotos\u00edntesis incluso durante las horas de la tarde, cuando los estomas estaban m\u00e1s cerrados en las plantas modificadas con ROP9”.<\/p>\n\n\n\n
Para evaluar el impacto de la ROP9 alterada en el cultivo, los investigadores llevaron a cabo un extenso experimento de campo con cientos de plantas. Los resultados revelaron que aunque las plantas modificadas con ROP9 pierden menos agua durante el proceso de transpiraci\u00f3n, no hay ning\u00fan efecto adverso sobre la fotos\u00edntesis, la cantidad o la calidad de los cultivos (la cantidad de az\u00facar en los frutos). Adem\u00e1s, el estudio identific\u00f3 un mecanismo nuevo e inesperado para regular la apertura y el cierre de los estomas, relacionado con el nivel de sustancias oxidantes, conocidas como especies reactivas de ox\u00edgeno, en los estomas. Este descubrimiento tambi\u00e9n tiene implicaciones importantes para el conocimiento cient\u00edfico b\u00e1sico.<\/p>\n\n\n\n
El Dr. Sade a\u00f1adi\u00f3: “Existe una gran similitud entre la ROP9 en los tomates y las prote\u00ednas ROP que se encuentran en otras plantas de cultivo como el pimiento, la berenjena y el trigo. Por lo tanto, los descubrimientos detallados en nuestro art\u00edculo podr\u00edan constituir la base para el desarrollo de plantas de cultivo adicionales. con una mayor eficiencia en el uso del agua y para una comprensi\u00f3n m\u00e1s profunda de los mecanismos detr\u00e1s de la apertura y el cierre de los estomas”.<\/p>\n\n\n\n