Osos polares en el desierto

Sin embargo, muchas especies de plantas han desarrollado formas de hacer frente a las temperaturas más altas. “A diferencia de los animales, muchas plantas pueden adaptar la forma de su cuerpo en respuesta al calor y otros factores ambientales”, dice el investigador Martijn van Zanten , quien está afiliado a la Universidad de Utrecht y contribuyó a ambas publicaciones. “Los animales son una historia completamente diferente. En pocas palabras, si coloca un oso polar en el desierto, todavía se verá como un oso polar con un abrigo de piel grueso. Pero si una planta crece en condiciones más cálidas, adaptará la forma de su cuerpo en consecuencia. De esta manera, la planta intenta funcionar de manera óptima en estas condiciones menos favorables ”.

De la forma de planta compacta a abierta

Muchas especies de plantas pueden adaptar la forma de sus tallos y hojas para hacerlas más resistentes a las altas temperaturas. Esto también es cierto para el berro thale (Arabidopsis thaliana), considerado por muchos biólogos de plantas como su modelo vegetal favorito. En condiciones de frío, estas plantas son compactas y tienen sus hojas pegadas al suelo. Cuando las temperaturas suben, adoptan una postura más abierta. Las hojas, por ejemplo, se vuelven más erguidas. Esto reduce en gran medida la radiación directa del sol. Además, los tallos de las hojas se estirarán, lo que permitirá que pase más viento por las hojas y disipe el calor.

Estiramiento deseado y no deseado

Sin embargo, en cultivos y flores (cortadas), este tipo de estiramiento a menudo no es deseado. Los productores quieren controlar estos cambios, ya que el estiramiento puede afectar la calidad del producto. “Pero al mismo tiempo, la adaptación es necesaria para que los cultivos sean más resistentes a las altas temperaturas derivadas del cambio climático. Eso es necesario para mantener la producción a largo plazo ”, dice Van Zanten.

Hacer que las plantas sean más tolerantes al clima

“Muchos cultivos han perdido la capacidad de responder bien a temperaturas más altas”, dice Van Zanten. «En varios cultivos, desapareció durante el proceso de domesticación y reproducción, ya que los mejoradores se centraron principalmente en otros rasgos».

Con el cambio climático aumentando las temperaturas, Van Zanten dice que existe una necesidad creciente de hacer que las plantas sean más tolerantes al clima. “Esto requiere conocimiento de cómo las plantas se enfrentan a temperaturas más altas. ¿Cómo convierten las señales de temperatura que reciben en adaptaciones de crecimiento? La investigación de los mecanismos moleculares por los cuales las plantas se adaptan a temperaturas subóptimas, permite que las herramientas ajusten la arquitectura de los cultivos a través del mejoramiento «.

El mecanismo molecular activa la postura de calor.

Las plantas de berro que ya no se adaptan a las temperaturas más altas pueden recuperar esa capacidad cuando se exponen a ciertos productos químicos. Esto fue descubierto por un equipo de investigación internacional dirigido por Van Zanten. El equipo probó una gran cantidad de sustancias en un mutante thale berro que ya no se adapta a las altas temperaturas. Encontraron una molécula que puede «activar» la adaptación a altas temperaturas en plantas jóvenes, incluso a bajas temperaturas.

Los investigadores llaman a este compuesto «Heatin». Al modificar químicamente la molécula y luego estudiar qué proteínas pueden unirse al calentamiento, encontraron un grupo de proteínas llamadas nitrilasas. Se sabe que el subgrupo identificado se encuentra solo en coles y especies relacionadas, incluido el berro.

Junto con una empresa de fitomejoramiento, los biólogos descubrieron que de hecho las especies de repollo responden al calentamiento. También descubrieron que las nitrilasas son necesarias para la adaptación a altas temperaturas, probablemente porque permiten la producción de la conocida hormona del crecimiento auxina. Los investigadores publicaron este descubrimiento en The Plant Journal .

Nueva vía para la adaptación a altas temperaturas

La publicación de los resultados de Heatin coincide con otra publicación, hoy en Nature Communications . Esa investigación fue dirigida por científicos del instituto VIB en Bélgica, con Van Zanten también involucrado. El equipo descubrió una proteína no descrita anteriormente que regula la forma en que las plantas se adaptan a un ambiente más cálido. La proteína se denominó MAP4K4 / TOT3, con TOT que significa objetivo de temperatura.

Sorprendentemente, el proceso impulsado por TOT3 es en gran medida independiente de todas las demás vías de señalización que los biólogos han vinculado hasta ahora con la adaptación al calor en las plantas. Además, las adaptaciones de TOT3 no parecen depender de la cantidad y composición de luz que ilumina una planta.

Van Zanten: “Existe una gran superposición en los mecanismos moleculares mediante los cuales las plantas adaptan el crecimiento a la composición de la luz cambiante ya las altas temperaturas. Con TOT3, ahora tenemos un factor a mano con el que podemos controlar el crecimiento a altas temperaturas, sin interferir con la forma en que la planta maneja la luz ”.