Un equipo de investigación del Centro de Investigación en Agrigenómica (CRAG) ha logrado un gran avance que podría mejorar significativamente la resistencia a la sequía en los cultivos. Mediante el estudio del sorgo, un cereal ampliamente cultivado en regiones semiáridas, los investigadores han identificado un mecanismo molecular que permite a la planta prosperar en condiciones de escasez de agua. Este descubrimiento podría allanar el camino para el desarrollo de cultivos más resistentes que ayuden a asegurar el suministro mundial de alimentos ante la creciente crisis climática.

La investigación, liderada por Ana I. Caño-Delgado, investigadora CSIC en el CRAG, y publicada en la revista Plant Biotechnology Journal, se centra en las hormonas esteroides vegetales llamadas brasinosteroides y su receptor BRASSINOSTEROID- INSENSITIVE 1 (BRI1). Los brasinosteroides son fundamentales para el crecimiento de las plantas, pero su papel en la adaptación a la sequía sigue sin estar claro. El equipo ha descubierto ahora que al modificar el receptor BRI1 del sorgo (conocido como SbBRI1), las plantas de sorgo pueden mejorar significativamente su tolerancia a la sequía.

COMPRENDER LA RESPUESTA DE LAS PLANTAS A LA SEQUÍA

El estudio del equipo del CRAG revela que el receptor SbBRI1 desempeña una doble función. En condiciones normales, regula la biosíntesis de lignina a través de una proteína llamada SbBES1. La lignina es un componente crítico en la formación de la pared celular, pero también requiere una cantidad significativa de energía y recursos. Sin embargo, durante condiciones de sequía, este proceso cambia. La proteína SbBES1 se vuelve menos activa y la planta cambia a una vía metabólica diferente que activa la producción de flavonoides.

Los flavonoides son compuestos que protegen a las plantas de factores estresantes ambientales como la luz ultravioleta y la sequía. El cambio en la actividad metabólica permite a la planta conservar energía, mejorar la eficiencia de la fotosíntesis y protegerse de las duras condiciones provocadas por la sequía. "Este cambio adaptativo es un hallazgo muy emocionante, muestra cómo las plantas pueden reasignar sus recursos para sobrevivir bajo estrés", destaca Ana I. Caño- Delgado.

En sus experimentos, los investigadores generaron plantas de sorgo mutantes con una mutación de pérdida de función en el gen SbBRI1, para producir receptores BRI1 inactivos. Estas plantas mutantes se probaron en condiciones de sequía controlada y los resultados fueron notables. En comparación con sus equivalentes no mutadas, las plantas mutantes mostraron una retención de agua y una eficiencia fotosintética significativamente mejoradas, lo que demuestra que la proteína BRI1 aumenta la susceptibilidad a la sequía en el sorgo.

Al analizar más en profundidad estas plantas mutantes de Sbbri1, los investigadores descubrieron que eran defectuosas en una ruta molecular específica: la vía de los fenilpropanoides, lo que conduce a niveles reducidos de precursores de lignina y acumulación de flavona.

"Uno de los hallazgos más sorprendentes fue cómo de bien estas plantas mantuvieron la fotosíntesis durante una sequía severa", dice Juan Fontanet-Manzaneque, primer autor del estudio.

Esta investigación también podría extenderse más allá del sorgo. El receptor BRI1 existe en muchas plantas, como el maíz, el trigo y el arroz, que son aún más vulnerables a la sequía. "La comprensión de la señalización de brasinosteroides en el sorgo es clave para desarrollar una agricultura más resistente al clima", explica Ana I. Caño-Delgado.

^{Referencia _______________________________________________________}

^{Juan B. Fontanet-Manzaneque, Natalie Laibach, Iván Herrero-García, Veredas Coleto-Alcudia, David Blasco-Escámez, Chen Zhang, Luis Orduña, Saleh Alseekh, Sara Miller, Nanna Bjarnholt, Alisdair R. Fernie, José Tomás Matus, Ana I. Caño-Delgado. Untargeted mutagenesis of brassinosteroid receptor SbBRI1 confers drought tolerance by altering phenylpropanoid metabolism in Sorghum bicolor. Plant Biotechnology Journal, https://doi.org/10.1111/pbi.14461}

^{Sobre los autores y la financiación del estudio: _______________________}

^{A.I.C.-D ha recibido financiación del Consejo Europeo de Investigación (ERC) en el marco del programa de investigación e innovación Horizon 2020 de la Unión Europea (acuerdo de subvención 683163). J.B.F.-M., I.H.G y D.B.-E. fueron financiados por ERC-2015-CoG-683163 otorgados a A.I.C.-D. J.B.F.-M. ha recibido financiación del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades de España Subvención PID2020-118218RB. N.L. ha recibido financiación del programa de investigación e innovación Horizon 2020 de la Unión Europea en virtud del acuerdo de subvención Marie Skłodowska-Curie n.º 945043 y ha contado con el apoyo adicional de la subvención CEX2019-000902-S financiada por MCIN/AEI/10.13039/501100011033. El I.H.G. está financiado por la beca FPU19/04332 del Ministerio de Universidades. V.C.-A. es beneficiaria de la subvención PRE2019-088780 financiada por MCIN/AEI/10.13039/501100011033 y por «ESF Investing in your future». L.O. contó con el apoyo de la beca FPI (PRE2019-088044), otorgada por MCIN/AEI/10.13039/501100011033 y ‘ESF Investing in your future’. J.T.M. reconoce la subvención PID2021- 128865NB- 100, otorgada por MCIN/AEI/10.13039/501100011033/ y FEDER 'Una manera de hacer Europa'. C.Z. cuenta con el apoyo del Consejo de Becas de China (CSC; no.: 201906300087). S.A. y A.R.F. reconocen el programa de investigación e innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea, el proyecto PlantaSYST (SGA-CSA Nº: 739582 bajo el nº FPA: 664620) y el proyecto BG05M2OP001-1.003-001-C01, financiado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional a través del Programa Operativo Búlgaro "Ciencia y Educación para el Crecimiento Inteligente". S.M. y N.B. agradecen el apoyo de VILLUM FONDEN, Dinamarca, la subvención n.º 19151, concedida a N.B., y el programa de investigación e innovación Horizon 2020 de la Unión Europea en el marco del acuerdo de subvención Marie Skłodowska-Curie n.º 801199, concedido a S.M.}