Unas judías resistentes al clima reducen el consumo de agua
La mayor parte de los cultivos de judías son de secano, sin riego. Por consiguiente, puede perderse hasta el 80 % del rendimiento de los cultivos con el inicio temprano de las sequías estacionales, lo cual incrementará el precio y la necesidad de importar judías del extranjero. Una solución es la producción local de judías con mayor resiliencia al cambio climático. El proyecto Pod Yield, que recibió el apoyo del programa Marie Skłodowska-Curie, llevó a cabo análisis fisiológicos y genéticos comparativos de la respuesta a sequías de la judía común y la judía tépari de zonas áridas. Los científicos incorporaron sus observaciones en nuevas judías para realizar pruebas de concepto de técnicas para mejorar el consumo de agua en estas legumbres. En primer lugar, determinaron diferencias en las respuestas a la sequía de las hojas y las vainas de la judía común y la tépari empleando deshidratación epidérmica (pérdida de agua), análisis del crecimiento de toda la planta y de rendimiento, y espectroscopia de terahercios. «La caracterización de las respuestas a la sequía a través de análisis de desarrollo, fisiológicos y transcriptómicos nos ayudaron a comprender los distintos métodos de resiliencia al estrés hídrico», comenta Caspar Chater, beneficiario de una beca de investigación MSCA.
El papel de los estomas en la resiliencia a la sequía
La eficiencia en el uso de agua puede mejorarse alterando rasgos, como el tamaño y la densidad de los estomas de las judías. Los estomas son válvulas microscópicas presentes en la superficie de las hojas y las vainas que controlan la pérdida de agua y la absorción de CO2 para la fotosíntesis. «Comparamos los rasgos estomáticos entre judías y utilizamos esta información para mejorar la resiliencia a la sequía creando cultivos de judías “inteligentes al clima” para la agricultura de América Latina», explica Chater. Las menores densidades estomáticas observadas en las judías téparis dan lugar a un mantenimiento a largo plazo del estado hídrico y una conductancia estomática prolongada en condiciones de sequía. De esta forma, puede considerarse que las judías téparis conservan el agua y mantienen el intercambio de gases y los mecanismos de refrigeración por evaporación durante más tiempo con déficit hídrico, en comparación con las judías comunes. Los resultados mostraron asimismo que las judías téparis son mejores manteniendo el contenido de sus semillas en condiciones de sequía. «Creemos que esto se debe a la capacidad de las judías téparis de ampliar el intercambio de gases y fijar carbono durante más tiempo en condiciones de déficit hídrico más extremas», señala Chater.
Mayor tolerancia a través de la ingeniería genética
El equipo investigó las diferencias de expresión génica entre las judías comunes y las téparis en hojas y vainas jóvenes durante la sequía mediante la producción y secuenciación de veinticuatro bibliotecas de ARN. Estas contenían genes de patrones epidérmicos que podrían intervenir en el desarrollo de los estomas de judías téparis. Los factores de patrones epidérmicos (EPF, por sus siglas en inglés) son pequeñas señales peptídicas secretadas, ricas en cisteína y que afectan al desarrollo estomático. El exceso de EPF1 o EPF2 reduce las densidades estomáticas en muchas plantas y mejora así la eficiencia en el uso de agua y la tolerancia a la sequía. Los científicos probaron si los EPF podrían actuar de esta forma en las judías comunes. Identificaron varios genes parecidos a los EPF en la judía común y desarrollaron y probaron constructos de sobreexpresión de EPF en la planta modelo de laboratorio «Arabidopsis». «Los experimentos dieron lugar a reducciones de la proporción de estomas en la superficie epidérmica (índice estomático), lo cual sugiere que los EPF de judías podrían ser reguladores del desarrollo estomático en las especies de judías», comenta Chater. Los genes permitieron que los científicos modificaran las propiedades de intercambio de gases de las legumbres para mejorar la eficiencia en el uso de agua y la tolerancia a la sequía. Clonaron y manipularon estos genes en judías para producir plantas con menos estomas y menores necesidades hídricas. «Al mejorar el uso del agua de los cultivos de judías, Pod Yield promueve unos sistemas más resilientes de producción con el cambio climático, mejora la seguridad económica para los agricultores y mantiene las fuentes sostenibles de alimentos saludables», concluye Chater.
Palabras clave
Pod Yield, judía, agua, estoma, sequía, judía tépari, EPF, judía común, factores de patrones epidérmicos
