Descubren cómo las micorrizas ayudan a las plantas a combatir la sequía.

Ante el escenario de cambio climático, la agricultura se ve cada vez más afectada por sequías pronunciadas. La presencia en el suelo de micorrizas (asociaciones entre hongos del suelo y las raíces de las plantas, presentes en todos los ecosistemas naturales), puede ayudar a aliviar los efectos de la falta de agua en los cultivos. Las plantas micorrizadas mejoran la captación agua y nutrientes del suelo, además de estar más protegidas frente al daño oxidativo producido durante el estrés hídrico (sequía). Recientemente sabemos que las micorrizas también modifican y mejoran la capacidad de transportar agua en la raíz.

Las acuaporinas son proteínas presentes en todos los organismos vivos (también en humanos) que forman canales en las células, transportando agua y otros compuestos (Dióxido de Carbono, urea, Silicio, Boro, glicerol…). La regulación de las acuaporinas (el aumento o disminución de estas proteínas en las membranas) es esencial para que la planta mantenga un balance de agua adecuado para su funcionamiento.

La micorriza (como las que se pueden ver en las imágenes de este artículo) es capaz de modificar la cantidad y/o la funcionalidad de las acuaporinas para regular el transporte de agua en la raíz, aumentando la tolerancia a la sequía. Por eso, entender cuáles son las acuaporinas clave que la micorriza regula en condiciones de sequía es esencial para entender cómo el hongo actúa para mejorar la tolerancia al déficit hídrico y podría aplicarse en futuros estudios de mejora genética.

En mi grupo de investigación en la Estación Experimental del Zaidín (CSIC) en Granada (España) acabamos de publicar un artículo en la prestigiosa revista Frontiers in Pant Science donde arrojamos algo de luz a este sistema tan interesante de micorrizas. 

¿Cómo lo hicimos?

Se inocularon dos variedades de maíz (una tolerante y otra sensible a la sequía) con un hongo formador de micorrizas (Rhizophagus irregularis o también llamado Glomus intraradices). Después de mes y medio de crecimiento en macetas de 1 L, la mitad de las plantas se sometieron a sequía (limitando el aporte de agua) durante dos semanas, simulando una sequía severa.

Tras la cosecha, se analizaron distintos parámetros fisiológicos que nos dan una idea del estado de la planta (peso, estado de sus membranas, estado del aparato fotosintético, acumulación de especies reactivas del oxígeno,…)

Además se analizó cómo se regulan las acuaporinas de maíz (existen 36 acuaporinas en maíz, de las cuales se analizaron 16 por estar reguladas por la micorriza) en ambas variedades y en las distintas condiciones (sequía y normalidad, con y sin micorrizas) utilizando la técnica de la Reacción en Cadena de la Polimerasa en tiempo real (del inglés qRT-PCR). Mediante esta técnica es posible cuantificar la expresión génica de forma relativa de un gen frente a otro gen normalizador que se expresa constitutivamente, es decir, los genes que se "encienden" y se "apagan" cuando se pone a la planta en diferentes condiciones. De esta forma, podemos averiguar si un gen se está induciendo o reprimiendo en nuestras condiciones de estudio.

Conclusiones

En este estudio se vio que, el efecto positivo de la micorriza frente a la sequía es mayor en una variedad de maíz sensible a la sequía con respecto a una variedad tolerante, posiblemente porque la planta tolerante ya tiene sus propios mecanismos de defensa frente al estrés.

Además, se descubrió que un mayor número de acuaporinas (9 de ellas) estaba regulado durante la sequía en la variedad sensible cuando la planta estaba micorrizada que en la variedad tolerante (solamente 3 de ellas). Esta mayor regulación (principalmente su represión) podría ser la forma que tienen estas plantas de evitar la pérdida de agua. Es más, la micorriza parece que interfiere o ayuda a la planta a "hacer funcionar" estas acuaporinas, lo que podría ser clave para esta ayuda que le da a la planta.

Es decir, en este artículo hemos identificado los sistemas mediante los cuales las micorrizas son capaces de hacer que un cultivo aumente su tolerancia a la sequía, lo que es muy importante en una agricultura en la cual la falta de agua ya está siendo un gran problema.

Este artículo ha sido escrito por la colaboradora de nuestro blog "artículos científicos para no científicos", que también es autora principal del artículo del que habla el blog:

Gabriela Quiroga García, investigadora predoctoral.

Estación Experimental del Zaidín (CSIC), Granada (España).