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Tres especies con diferentes formas de resistencia a la sequía

El aumento de las temperaturas y las sequías que afectan vastas extensiones del planeta hacen imperioso conocer las formas de reacción de las plantas al estrés

El aumento de las temperaturas y las sequías que afectan vastas extensiones del planeta hacen imperioso conocer las formas de reacción de las plantas al estrés. Combinando tres técnicas de investigación avanzadas se han identificado tres estrategias utilizadas por tres especies diferentes de plantas para sobrevivir en condiciones de falta de agua. 

Trabajando bajo el programa Facilities Integrating Collaborations for User Science (FICUS), los científicos examinaron los efectos de la sequía en los procesos químicos dentro de las raíces de tres especies de la selva tropical. El equipo incluyó investigadores de la University of Arizona, el Pacific Northwest National Laboratory, de las University of Freiburg, Georg August University of Göttingen y University of Tuebingen, todas de Alemania, y la Northwest A&F University de China. Para comprender el funcionamiento químico de la planta, incluida la forma en que utilizaba el carbono, el equipo combinó tecnologías metabolómicas y  de imágenes  de vanguardia en el Environmental Molecular Sciences Laboratory (EMSL), una instalación para usuarios del Department of Energy (DOE).

Utilizaron una potente espectroscopia de resonancia magnética nuclear para identificar el tipo y la estructura de las moléculas en las raíces de las plantas. A continuación, crearon imágenes detalladas de tejidos mediante espectrometría de masas (espectrometría de masas de ionización/desorción láser asistida por matriz) y tomaron medidas a nanoescala de elementos e isótopos  (espectrometría de masas de iones secundarios a nanoescala).

Como mediadores directos entre las plantas y el suelo, las raíces desempeñan un papel importante en las respuestas metabólicas al estrés ambiental, como la sequía. La sequía tuvo un impacto específico de especie en los perfiles metabólicos y la distribución espacial en raíces de Piper sp. y Hibiscus rosa sinensis, lo cual significó la existencia de diferentes mecanismos de defensa; Piper sp. mejoró la defensa estructural de la raíz a través de compuestos recalcitrantes (compuestos lentamente biodegradables o no biodegradables), incluida la lignina, mientras que H. rosa sinensis mejoró la defensa bioquímica a través de la secreción de antioxidantes y ácidos grasos. En contraste, Clitoria fairchildiana, una leguminosa, no fue influenciada tanto por la sequía sino más bien por la presencia de la rizosfera (la parte del suelo próxima a las raíces de la planta), donde se mejoró el almacenamiento de carbohidratos, lo que indica una estrecha asociación con los microbios simbióticos.

Resumiendo, una especie agrega lignina leñosa para espesar sus raíces; otra secreta antioxidantes y ácidos grasos como defensa bioquímica y la tercera parecería menos afectada por las condiciones de sequía, pero el suelo a su alrededor tiene un nivel más alto de carbono, indicando que las raíces y los microbios del suelo están colaborando para proteger la planta. 

Este estudio demuestra que combinando múltiples técnicas se puede lograr identificar las diferentes estrategias que utilizan las plantas para hacer frente a la sequía y las consecuencias que desentrañar tales mecanismos pueden tener en el desarrollo de la agricultura.