Arabidopsis thaliana, planta empleada para el estudio sobre el crecimiento en escasez de agua
Arabidopsis thaliana, planta empleada para el estudio sobre el crecimiento en escasez de agua. Foto: Dean Morley/Flickr.

Las plantas pueden interrumpir su crecimiento cuando hay escasez de agua en el suelo en que residen. Esto estuvo claro durante un buen tiempo, pero los investigadores aún no comprendían bien cómo ocurría esta fenómeno. Ahora un nuevo estudio ha arrojado luces sobre esta mecanismo, revelando el papel de varias sustancias involucradas con el crecimiento vegetal.

En un artículo publicado en la revista Nature Plants, los investigadores explican que, cuando las condiciones del entorno no son favorables, ciertas proteínas que controlan el proceso se inhiben. Y esto les permite adaptarse y sobrevivir en temporadas de sequía moderada.

Escasez de agua interrumpe el crecimiento de las plantas

Como muchos saben, las plantas usan la fotosíntesis para convertir la luz solar, el agua y el dióxido de carbono en nuestra atmósfera en los azúcares que necesitan para crecer. Esta es tan solo una de las razones que sustentan su importancia para los humanos y el equilibrio de la vida en la Tierra.

Cuando alguno de estos compuestos falta, el crecimiento de las plantas puede interrumpirse a fin de ahorrar recursos para continuar con vida. Algo similar a lo que hacen los humanos en las situaciones de crisis.

Por ejemplo, el agua es un factor esencial para el transporte de los nutrientes que extraen desde el suelo, y además, les permite desarrollar la rigidez necesaria para mantenerse de pie. Las plantas son especialmente sensibles a la presencia de agua en el suelo, y transmiten la información a todos sus tejidos para decidir qué hacer en función de su disponibilidad.

Cuando no hay suficiente agua, segregan una hormona que induce rápidamente el cierre de los poros de las hojas (estomas) y detienen el crecimiento de la mayoría de sus órganos. De este modo, pueden evitar la pérdida de agua por transpiración y extender sus reservas para protegerse.

Proteínas que regulan el crecimiento de las plantas en condiciones desfavorables

Los investigadores del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP), centro mixto de la Universitat Politècnica de València (UPV) y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) se interesaron por comprender mejor estos mecanismos.

Para ello, utilizaron como modelo la planta Arabidopsis thaliana. Al desactivar genéticamente la proteína quinasa (SnRK1), la planta desarrolló raíces más grandes aún en condiciones desfavorables.

De este modo, los investigadores descubrieron señales hormonales asociadas a un sistema de proteínas que controlan el crecimiento. Las señales de ácido abscísico (ABA) trabajan en función de dos proteínas SnRK1 y TOR, como explica Elena Baena González, investigadora principal del Instituto Gulbenkian de Ciencia de Portugal:

“Cuando las condiciones son favorables, el acelerador del sistema (TOR) está activo e induce procesos biosintéticos de proliferación y de crecimiento celular. Cuando las condiciones son desfavorables, el freno del sistema (SnRK1) se activa inhibiendo a TOR y, consecuentemente, el crecimiento”.

Si los niveles de nutrientes son bajos, este sistema de proteínas interrumpe el crecimiento en todos los organismos eucariotas. Pero este estudio reveló que, particularmente en las plantas, el sistema trabaja en función de otras señales relacionadas con la presencia de agua, como las de la hormona ABA.

Doble regulación de proteína asociada al crecimiento pudo favorecer transición del agua a la tierra

También notaron que, en ausencia de estrés, el núcleo señalizador del ABA impide la liberación de SnRK1 y favorece los procesos anabólicos de la planta. En cambio, cuando hay estrés, la hormona ABA estimula la liberación de SnRK1 para que inicie el modo ahorro.

Es así como las plantas restringen su crecimiento en escasez de agua y optimizan el uso de sus recursos para sobrevivir. Los investigadores creen que esta doble regulación de SnRK1 fue uno de los factores más influyentes en la transición de las plantas del agua a la tierra.

Referencia:

A dual function of SnRK2 kinases in the regulation of SnRK1 and plant growth. https://www.nature.com/articles/s41477-020-00778-w