¿Cómo gestionan las plantas el calor?

Las plantas nativas pueden ser un modelo para comprender los mecanismos que subyacen en la resiliencia de las plantas

 

¿Cómo gestionan las plantas el calor y qué significado tiene esto para los alimentos que consumimos es una línea de trabajo en el Centro Danforth, situado en zona de praderas de Estados Unidos. Entender cómo se adaptaron las plantas nativas al estrés de las temperaturas extremas, la sequía, las plagas y las enfermedades permitirá, esperan los científicos de ese centro, mejorar la resiliencia de las plantas de interés agronómico.

A continuación el texto en que explican las trabajos que llevan a cabo en ese sentido.

Las olas de calor de verano son comunes en San Luis y en muchas partes de Estados Unidos. El impacto de las temperaturas extremas puede dificultar las actividades al aire libre, causar estragos en céspedes y jardines, y, lo más importante, suponer un desafío para los productores de alimentos. Cuando los visitantes llegan al Centro Danforth, son recibidos por nuestro próspero paisaje de pradera, donde las plantas prosperan año tras año, a pesar de la falta de agua de riego, pesticidas y fertilizantes.

Si logramos comprender cómo las plantas nativas de la pradera se han adaptado al estrés de las temperaturas extremas, la sequía, las plagas y las enfermedades, podremos aplicar ese conocimiento para mejorar la resiliencia de los cultivos agrícolas.

Existen diferentes formas de adaptarse al estrés térmico

El estrés térmico es un problema difícil de comprender. Gran parte del trabajo se ha centrado en los detalles moleculares de las respuestas al estrés en plantas modelo, como Arabidopsis, y en algunos cultivos importantes. Sin embargo, lo que hemos aprendido no siempre es suficiente para comprender cómo las plantas en ecosistemas agrícolas y complejos lidian con el estrés térmico. Además, si bien es evidente que las plantas pueden evolucionar y adaptarse en entornos con estrés térmico durante largos periodos, las diferentes especies vegetales lo hacen de maneras muy distintas. Esto significa que mejorar la tolerancia al estrés térmico en distintos cultivos probablemente requerirá enfoques diversos.

Una parte considerable de la investigación en el Centro Danforth se dedica a comprender los mecanismos que subyacen a la adaptación al estrés térmico en las plantas y a la rapidez con la que se puede aplicar ese conocimiento para salvaguardar la productividad de los cultivos en un mundo en calentamiento.

También puede haber diferencias locales de adaptación

Malia Gehan, PhD, y su equipo estudian diversas especies de cultivos (quinua, maíz y brachypodium, una gramínea modelo emparentada con el trigo y el arroz) para comparar los mecanismos y estrategias que las plantas han desarrollado para responder al calor. Incluso puede haber grandes diferencias en la respuesta al calor dentro de una misma especie debido a que se han adaptado a sus entornos locales.

Por ejemplo, Oliver Walters-Clift, becario de verano que participa en nuestro programa de Aprendizaje de Campo y Laboratorio en Ciencias Vegetales de la REU, trabaja en un proyecto con Autumn Brown y Sam Kenney en el laboratorio para comprender cómo el calor afecta la viabilidad del polen en una variedad de quinua que rinde más en condiciones de calor que una variedad de investigación ampliamente utilizada. Al comprender la gama de respuestas y la variación natural, podemos preparar mejor los cultivos para el futuro.

El estrés térmico afecta la fotosíntesis

El estrés térmico afecta la fotosíntesis. Las plantas alimentan al mundo, y el sol las alimenta. La fotosíntesis, que ocurre principalmente en los tejidos verdes de las plantas, capta la luz solar, absorbe dióxido de carbono para producir los alimentos que consumimos y libera el oxígeno que respiramos. La fotosíntesis es el motor clave para la producción de alimentos y la acumulación de biomasa en las plantas, pero es una de las funciones más sensibles al calor en las células vegetales.

Las altas temperaturas dañan el aparato fotosintético, disminuyen la eficiencia fotosintética y reducen la producción agrícola. Es fundamental comprender cómo responde la fotosíntesis a las altas temperaturas y cómo mejorar su termotolerancia.

La Dra. Ru Zhang y su equipo investigan cómo responden las plantas a las altas temperaturas, centrándose en los efectos del calor en la fotosíntesis, utilizando como modelos tanto algas verdes (Chlamydomonas reinhardtii) como plantas terrestres (Setaria viridis).

Chlamydomonas es un alga unicelular fotosintetizadora que posee genes con funciones fotosintéticas muy similares a las de las plantas terrestres. Setaria es una hierba cola de zorro, estrechamente relacionada con cultivos básicos como el maíz y el sorgo.

Utilizando estos organismos modelo con ciclos de vida más cortos, el laboratorio de Zhang busca acelerar el análisis de la función genética relacionada con la fotosíntesis e identificar estrategias para mejorar la fotosíntesis y el crecimiento de las plantas a altas temperaturas.

Dos estudiantes en prácticas, Elizabeth Dill y Amarachi Ejimadu, trabajaron en la fotosíntesis de Chlamydomonas y Setaria en el laboratorio de Zhang durante el verano de 2025.

Fuente

Donald Danforth Plant Science Center - How Plants Handle Heat — And What That Means for the Food We Eat