Un fármaco ayuda a las plantas a resistir la sequía: estudio

ARRIBA: Representación de la opabactina unida en dos lugares diferentes (líneas discontinuas amarillas) a un receptor ABA. SEAN CUTLER, UC RIVERSIDE

Una pequeña molécula diseñada llamada opabactina que se dirige al receptor de la hormona ácido abscísico (ABA), que las plantas liberan en condiciones estresantes, pérdida limitada de agua en Arabidopsis, tomate y trigo, y mejor tolerancia del trigo a condiciones similares a la sequía en el laboratorio, según un estudio publicado hoy (24 de octubre) en Science. Podría ser una estrategia novedosa para ayudar a los cultivos a hacer frente al aumento del número de sequías que los investigadores predicen a medida que cambia el clima, dicen los autores, pero debe evaluarse la toxicidad y el impacto ambiental antes de su uso en pruebas de campo.

El estudio es una hermosa representación de cuán poderosa puede ser la interfaz entre la química y la biología, y cómo se puede utilizar para estudiar la eficiencia del uso del agua en las plantas, que es un tema crucial en el clima global actual, Cara Griffiths, bióloga de plantas en Rothamsted Research en el Reino Unido que no participó en el trabajo, escribe en un correo electrónico a The Scientist. Necesitamos toda la ayuda que podamos conseguir . . . para combatir nuestras limitaciones actuales de variedades de cultivos, y la ciencia como esta abre muchas puertas.

Hace unos 10 años, un equipo dirigido por Sean Cutler, biólogo de plantas de la Universidad de California, Riverside, junto con otro grupo, descubrió una familia de receptores a los que se une ABA para ayudar a las plantas a hacer frente a situaciones de estrés como el frío o la falta de agua. En 2013, Cutler y sus colegas describieron una molécula pequeña, la quinabactina, que se dirigía a esos receptores y promovía la tolerancia a la sequía en Arabidopsis y soja.

Desde entonces, los investigadores han evaluado la eficacia de las quinabactinas. en otros cultivos, incluidos el tomate y el trigo, un cultivo alimentario básico en todo el mundo. Caracterizamos [la quinabactina] y vimos que era buena en algunos cultivos pero no tan buena en otros, dice Cutler a The Scientist. En el estudio actual, su grupo se dispuso a encontrar una alternativa que fuera exitosa. en tomate y trigo.

Primero, redujeron una biblioteca de 18 millones de moléculas a unas 10.000 candidatas predichas por software de computadora para interactuar con el receptor ABA de una manera similar a como lo hace el propio ABA. Luego, los investigadores examinaron 1.724 de los fármacos en una prueba in vitro de interacciones con los receptores. Finalmente, sometieron el compuesto más activo a dos rondas de optimización basadas en la estructura del receptor ABA. El resultado fue la opabactina, que el equipo usó para tratar  Arabidopsis, plántulas de trigo y tomate.

En comparación con los tratamientos con hormona ABA o quinabactina, las plantas tratadas con opabactina perdieron menos agua a través de sus hojas y tallos, y los efectos de las drogas persistieron durante los cinco días del experimento, mientras que ABA duró solo dos o tres días. La quinabactina fue la que peor se desempeñó, apenas tuvo efecto en el tomate y duró menos de 48 horas en el trigo.

En otra serie de ensayos diseñados para probar qué tan bien la opabactina confiere resistencia a la sequía, los investigadores privaron de agua a las plántulas de trigo durante tres días. Las plantas rociadas con opabactina antes de ser estresadas se marchitaron más tarde y también acumularon más clorofila que los controles tratados de forma simulada.

Este es un compuesto que no solo funciona en una planta experimental, sino que también funciona en muy importantes plantas de cultivo, dice Karsten Melcher, biólogo estructural del Instituto Van Andel que no participó en el estudio. También es emocionante que su respuesta sea bastante persistente.

Melcher agrega que un enfoque químico como el tratamiento con opabactina tiene una ventaja clave sobre las plantas modificadas genéticamente para que sean resistentes a la sequía: si las personas saben por un pronóstico del tiempo que una sequía viene, pueden empezar a fumigar sus plantas, dice. No tienen que hacerlo a largo plazo.

Pero desarrollar moléculas pequeñas para intervenir en el crecimiento de las plantas y maximizar el rendimiento es una nueva área de investigación, especialmente en comparación con el trabajo para fabricar nuevos fungicidas, insecticidas y herbicidas. Cutler advierte, y aún no se ha probado la eficacia de las opabactinas fuera del laboratorio. [La droga] podría ser realmente exitosa o podría terminar siendo que los agricultores no la necesitan en absoluto, dice. Creemos que [opabactina] cambiará la tolerancia a la sequía y el uso del agua como parte de la ecuación, pero no es pan comido.

AS Vaidya et al., Dynamic control of plant water use using used Agonistas de los receptores ABA, Science, doi:10.1126/science.aaw8848, 2019.

Abby Olena es una periodista independiente que reside en Carolina del Norte. Encuéntrala en Twitter @abbyolena.