El cambio climático constituye una amenaza para los cultivos agrícolas y está poniendo en peligro la seguridad alimentaria. Sequías, inundaciones, fluctuaciones en las temperaturas y cambios en la composición del suelo, como una elevada salinidad o deficiencia de nutrientes, son algunas de las circunstancias que afectan negativamente a los cultivos. Son los denominados “estreses abióticos”, que se definen como el impacto negativo que sufren las plantas cuando son expuestas a condiciones desfavorables causadas por un factor no vivo.
Las raíces de las plantas son esenciales a la hora de detectar y responder a muchos de estos estreses abióticos causados por el cambio climático. Es ahí donde centran su estudio los investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) en España. “El sistema radicular juega un papel esencial, ya que proporciona el agua y los nutrientes necesarios para el crecimiento de las plantas y es por tanto crucial para el rendimiento de los cultivos”, señala María Sánchez, investigadora de la UPM y coautora de un estudio reciente sobre el tema.
Los científicos de la UPM han realizado una revisión bibliográfica que proporciona una síntesis de las investigaciones más recientes acerca de los efectos del cambio climático en las raíces de los cultivos, a nivel morfológico, fisiológico, molecular y genético. La mayoría de estreses abióticos producen la activación de respuestas moleculares (respuestas “compartidas” o “shared responses”) en la raíz. Así, estos estreses alteran la membrana celular, produciendo un desbalance iónico, que a su vez causa la formación de especies reactivas de oxígeno (ROS).
“Cuando estas ROS se acumulan en niveles elevados, son dañinas para la célula. Sin embargo, a los niveles adecuados, pueden actuar como moléculas señalizadoras, ya que pueden activar los canales de calcio (Ca2+) en la membrana plasmática”, explica la investigadora de la UPM. Cuando estos canales son activados, entran en la célula y pueden reaccionar con otras proteínas presentes en el citoplasma. Estas proteínas son las map kinasas (MAPK, MAPKK y MAPKK), que reaccionan las unas con las otras consecutivamente, formando lo que se llama una cascada. Esto lleva a la activación de diferentes factores de transcripción en el núcleo celular, donde se encuentra el material genético. Estos factores de transcripción, cuando son activados, son capaces de regular la expresión de algunos genes, modulando así la respuesta genética y molecular a los estreses abióticos, lo que a su vez modula la respuesta de la planta.
Por ejemplo, cuando las plantas son sometidas a estrés por sequía y altas temperaturas simultáneamente, se ha reportado un incremento en los niveles de ROS. Como las ROS son dañinas para la célula, la planta comienza rápidamente a sintetizar compuestos antioxidantes y protectores para contrarrestar los efectos dañinos de estas ROS. Sin embargo, cuando los niveles de estas ROS son demasiado elevados, comienza la cascada de señalización explicada anteriormente, y la planta comienza a sintetizar hormonas como el ácido abscísico (ABA) o las auxinas, que juegan un papel muy importante en la respuesta de las plantas a la sequía y las altas temperaturas. De esta forma, la planta comienza a responder a estos estreses.
Sin embargo, si la planta se encontrase con sequía y elevada salinidad del suelo, la respuesta celular sería similar a la descrita pero con algunas diferencias, pues los factores de transcripción activados en el núcleo regularían genes distintos a los anteriores y se activarían diferentes mecanismos de adaptación, que serían específicos para este tipo de respuesta.
