¿Cómo enfrentan las plantas el estrés causado por la salinidad?
- Algunos aspectos fisiológicos y moleculares que explican los mecanismos de adaptación de las plantas para mejorar la tolerancia a la salinidad
Por Beatriz Riverón, Bioquímico farmacéutica
08.11.2022 – INFORMACIÓN
La salinización del suelo se está convirtiendo en un problema grave en todo el mundo. De aproximadamente 230 millones de hectáreas de tierras de cultivo actualmente en uso a nivel mundial, el 20% se ven afectados por la sal y este número aumenta cada año como resultado de prácticas inadecuadas de riego de cultivos, fertilización y arado excesivos, así como causas naturales como la intrusión de sal en las zonas costeras como resultado del aumento del nivel del mar. Actualmente, debido a la poca tolerancia a la sal de las plantas de cultivo, es imposible utilizar tierras salino-alcalinas.
El reto de alimentar a la población mundial para el próximo siglo está obligando a la mejora de cultivos para la tolerancia a la salinidad. Por lo tanto, entender los mecanismos de tolerancia a la sal, especialmente de halófitas, que pueden sobrevivir y completar sus ciclos de vida en ambientes salinos, será un paso clave en la mejora de los cultivos para la adaptación a estos hábitats.
Aunque ha habido un progreso considerable en el desarrollo de variedades de cultivos mediante la introducción de rasgos asociados con la tolerancia a la sal, la mayoría de los cultivos en suelos salinos todavía muestra una disminución en el rendimiento, lo que requiere la búsqueda de alternativas, ya que la mayoría de los esfuerzos de fitomejoramiento para mejorar la respuesta de las plantas no ha tenido gran éxito, a pesar de la amplia diversidad genética que muestran las plantas superiores para la tolerancia a la sal y los mecanismos que se encuentran en los genotipos sensibles y tolerantes la sal, en respuesta a la presencia de su exceso en los medios de crecimiento.
Se sabe que las halófitas, con sus características intrínsecas de tolerancia, tienen un gran potencial en la rehabilitación de suelos contaminados por sal permitiendo el crecimiento de las plantas en suelos salinos mediante el empleo de diversas estrategias, incluida la fitorremediación. A medida que la comprensión ha aumentado en las últimas décadas, los enfoques orientados al descubrimiento han comenzado a identificar los determinantes genéticos de la tolerancia a la sal. Además de los osmolitos, los osmoprotectores, la desintoxicación, los sistemas de transporte de iones, los cambios en los niveles hormonales y las comunicaciones guiadas por hormonas así como la vía “Salt Overly Sensitive, demasiado sensible a la sal” (SOS) han colaborado intensamente en la comprensión de los mecanismos de defensa.
El cloruro de sodio (NaCl) es la sal más importante responsable por inducir el estrés salino, interrumpiendo el potencial osmótico. El estrés osmótico, los efectos nocivos de los iones tóxicos Na+ y Cl- y el desequilibrio de nutrientes causado por el exceso de estos iones, induce a una respuesta multigénica, ya que se ven afectados varios procesos involucrados en el mecanismo de tolerancia, como varios solutos/osmolitos, poliaminas, especies reactivas de oxígeno y mecanismos de defensa antioxidante, transporte de iones y compartimentación de iones nocivos. Se han identificado y aislado varios genes que codifican proteínas implicadas en los procesos antes mencionados y el papel de otros genes que codifican proteínas involucradas en la regulación génica como en los procesos de transducción de señales que incluyen hormonas como ABA (ácido abscísico), giberelinas y poliaminas.
Los genes y factores de transcripción que regulan el transporte y la exclusión de iones, como los intercambiadores de Na+/H+ (NHX), que son reguladores clave de la homeostasis intracelular de Na+/K+ y pH, que es esencial para la adaptación al estrés salino, el transportador de sodio de alta afinidad HKT y la proteína de membrana plasmática PMP, se activan durante el estrés salino y ayudan a aliviar las células de la toxicidad iónica. El diálogo cruzado entre todos estos factores de transcripción, genes y proteínas ayuda en el desarrollo de los mecanismos de tolerancia adoptados por las plantas contra el estrés salino regulando el movimiento de iones fuera de las células al abrir varios canales iónicos de membrana.
Recientemente se ha identificado un mecanismo de control con la participación de GIGANTEA (GI), una proteína involucrada en el mantenimiento del reloj circadiano de la planta y el control de la floración. El mecanismo subyacente a esta observación indica la asociación entre GI y la vía SOS y, por lo tanto, dada la influencia clave del reloj circadiano y la vía en la floración fotoperiódica, la asociación entre GI y SOS puede regular el crecimiento y la tolerancia al estrés.
También, se aisló un gen de la palma datilera (PdNHX6) que puede regular el bombeo de protones H +en la vacuola, estando involucrado en el mecanismo de tolerancia a la sal en las plantas, controlando la homeostasis del K+ y el pH de las vacuolas, un mecanismo crucial de tolerancia a la sal en las plantas.
Los mutantes o “knock- out” de todos estos genes son menos tolerantes a la sal en comparación con los tipos salvajes. El uso de nuevas técnicas moleculares, como el análisis del genoma, transcriptoma, ionoma y metaboloma de una planta, puede ayudar a ampliar la comprensión del mecanismo de tolerancia a la sal en las plantas.
Fuentes:
Rahman , M. M.; Mostofa , M. G.; Keya , S. S.; Siddiqui , M. N.; Ansary , M. M. U.; Das , A. K.; Rahman , M. A.; Tran, L. S. P. (2021).
Adaptive Mechanisms of Halophytes and Their Potential in Improving Salinity Tolerance in Plants.
Int J Mol Sci, 22(19):10733.
Amin , I.; Rasool , S.; Mir , M. A.; Wani , W.; Masoodi , K. Z.; Ahmad , P. (2021).
Ion homeostasis for salinity tolerance in plants: a molecular approach.
Physiol Plant, 171(4):578-594.
Chen , M.; Yang , Z.; Liu , J.; Zhu , T.; Wei , X.; Fan , H.; Wang, B. (2018)
Adaptation Mechanism of Salt Excluders under Saline Conditions and Its Applications.
Int J Mol Sci, 19(11):3668.
Sairam, R. K.; Tyagi, A. (2004).
Physiology and molecular biology of salinity stress tolerance in plants.
Current Science 86(3): 407-421.
Park , H. J.; Kim , W. Y.; Yun, D. J. (2016).
A New Insight of Salt Stress Signaling in Plant
Mol Cells, 39(6):447-59.
Al-Harrasi ,I.; Jana , G. A.; Patankar , H. V.; Al-Yahyai , R.; Rajappa , S.; Kumar , P. P.; Yaish, M. W. (2020).
A novel tonoplast Na+/H+ antiporter gene from date palm (PdNHX6) confers enhanced salt tolerance response in Arabidopsis.
Plant Cell Rep, 39(8):1079-1093.
Imagen:
https://greensavers.sapo.pt/o-potencial-das-plantas-halofitas/
Acceso el 26/10/2022.
Noticias relacionadas
