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Las armas secretas de las plantas: ¿Qué son las enzimas que eliminan ROS y cómo resisten la sequía?
A medida que la crisis del cambio climático global se hace cada vez más evidente, la sequía se ha convertido en un desafío importante para el crecimiento de las plantas. Para sobrevivir en ambientes áridos, muchas plantas han desarrollado una serie de mecanismos de autoprotección. Entre ellas, las enzimas eliminadoras de especies reactivas de oxígeno (ROS) desempeñan un papel crucial.
La tolerancia a la sequía es la capacidad de una planta de mantener la producción de biomasa durante períodos secos o condiciones de escasez de agua.
Ante el estrés por sequía, las plantas pueden llevar a cabo respuestas fisiológicas a largo y corto plazo para mantener las actividades vitales. La respuesta a corto plazo implica el cierre de los estomas en las hojas, lo que ayuda a reducir la pérdida de agua, mientras que la respuesta a largo plazo implica la reorganización del sistema radicular para aumentar la capacidad de absorción de agua. En este momento, surge gradualmente el papel de las enzimas depuradoras de ROS, que protegen las células vegetales eliminando el exceso de radicales libres de oxígeno y reduciendo el estrés oxidativo.
Función de las enzimas depuradora de ROS
Las especies reactivas de oxígeno son moléculas naturales que actúan como un arma de doble filo durante el crecimiento y desarrollo de las plantas. Aunque desempeñan un papel activo en la señalización y las respuestas inmunes, el exceso de ROS puede causar daño celular.
Las enzimas eliminadoras de ROS, como la superóxido dismutasa (SOD) y la catalasa (CAT), son las principales armas de las plantas para resistir el estrés oxidativo y pueden reducir eficazmente el contenido de radicales libres.
Estas enzimas se activan rápidamente cuando las plantas experimentan estrés por sequía en respuesta al aumento del estrés oxidativo debido a la deficiencia de agua. A través de este mecanismo, las plantas no sólo pueden retardar el daño celular sino también mantener el crecimiento y la reproducción normales.
Adaptabilidad de las plantasDurante el proceso de evolución, las plantas han desarrollado una serie de mecanismos adaptativos para hacer frente a diferentes grados de desafíos de sequía. Estas adaptabilidades se pueden dividir en cuatro categorías:
- Escapes de la sequía: Plantas anuales que completan su ciclo de vida sólo durante períodos húmedos.
- Plantas que evitan la sequía: Plantas perennes que restringen su crecimiento a los períodos húmedos.
- Plantas tolerantes a la sequía: Arbustos de hoja perenne con adaptaciones morfológicas y fisiológicas especiales que les permiten mantener el crecimiento en condiciones de sequía extrema.
- Plantas resistentes a la sequía: Suculentas que almacenan agua en sus tallos u hojas.
Estas plantas no sólo muestran adaptaciones en su estructura, sino que también realizan ajustes en sus procesos bioquímicos internos, por lo que explotar estos mecanismos para obtener cultivos más tolerantes a la sequía se ha convertido en un importante tema de investigación.
El papel de los genes
Diferentes factores de transcripción (TF) son responsables de regular la expresión de genes relacionados con la tolerancia a la sequía, como la proteína de unión al elemento de respuesta a la deshidratación (DREB) y el factor de unión al elemento de respuesta ABA (AREB). Estos factores de transcripción ayudan a las plantas a adaptarse a la sequía regulando la distribución del agua, promoviendo el crecimiento de las raíces, etc.
En el estudio de Arabidopsis thaliana, se descubrió que la sobreexpresión del gen DREB puede mejorar eficazmente la tolerancia de la planta a la sequía y al ambiente con alto contenido de sal.
Estas mejoras genéticas permiten a los investigadores agrícolas crear variedades de cultivos más resistentes a la sequía a través de la tecnología de ingeniería genética, mejorando así la seguridad alimentaria.
Aplicación en la agricultura
A medida que aumenta la frecuencia de los fenómenos de sequía, los cultivos dañados provocan una reducción de la producción de alimentos. Por lo tanto, el desarrollo de cultivos modificados genéticamente resistentes a la sequía se ha convertido en una tarea importante en la agricultura mundial. Esto no sólo mejora la eficiencia del uso de los recursos hídricos, sino que también garantiza los ingresos de los agricultores.
