Tolerancia a la sequía

En botánica, la tolerancia a la sequía es la capacidad por la cual una planta mantiene su producción de biomasa durante condiciones áridas o de sequía . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} Algunas plantas están naturalmente adaptadas a condiciones secas , sobreviviendo con mecanismos de protección tales como tolerancia a la desecación , desintoxicación o reparación de embolia del xilema . ^{[ 3 ]} Otras plantas, específicamente cultivos como el maíz , el trigo y el arroz , se han vuelto cada vez más tolerantes a la sequía con nuevas variedades creadas a través de ingeniería genética . ^{[ 4 ]} Desde una perspectiva evolutiva, el tipo de asociaciones micorrícicas formadas en las raíces de las plantas puede determinar qué tan rápido las plantas pueden adaptarse a la sequía.

Los mecanismos que subyacen a la tolerancia a la sequía son complejos e involucran muchas vías que permiten a las plantas responder a conjuntos específicos de condiciones en un momento dado. Algunas de estas interacciones incluyen la conductancia estomática , la degradación de carotenoides y la acumulación de antocianinas , la intervención de osmoprotectores (como sacarosa , glicina y prolina ), y enzimas que eliminan especies reactivas de oxígeno (ROS ). ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]} El control molecular de la tolerancia a la sequía también es muy complejo y está influenciado por otros factores como el ambiente y la etapa de desarrollo de la planta. ^{[ 2 ]} Este control consiste principalmente en factores de transcripción , como la proteína de unión al elemento de respuesta a la deshidratación (DREB), el factor de unión al elemento de respuesta al ácido abscísico (ABA) (AREB) y NAM (sin meristemo apical). ^{[ 9 ] [ 10 ]}

Las plantas pueden sufrir escasez de agua de desarrollo lento (es decir, que dura días, semanas o meses), o bien, déficits hídricos a corto plazo (de horas a días). En estas situaciones, las plantas se adaptan respondiendo adecuadamente, minimizando la pérdida de agua y maximizando su absorción. ^{[ 2 ]} Las plantas son más susceptibles al estrés hídrico durante las etapas reproductivas de crecimiento, floración y desarrollo de semillas . Por lo tanto, la combinación de respuestas a corto y largo plazo permite que las plantas produzcan algunas semillas viables. ^{[ 3 ]} Algunos ejemplos de respuestas fisiológicas a corto y largo plazo incluyen:

En respuesta a condiciones de sequía, se produce una alteración de la expresión génica, inducida o activada por factores de transcripción (FT). Estos FT se unen a elementos cis específicos para inducir la expresión de genes específicos inducibles por estrés, lo que permite la transcripción de productos que contribuyen a la respuesta y tolerancia al estrés. ^{[ 9 ]} Algunos de estos incluyen la proteína de unión al elemento sensible a la deshidratación (DREB), el factor de unión al elemento sensible al ABA (AREB), el meristemo no apical (NAM), el factor de activación de la transcripción de Arabidopsis (ATAF) y el cotiledón en forma de copa (CUC). Gran parte del trabajo molecular para comprender la regulación de la tolerancia a la sequía se ha realizado en Arabidopsis , lo que ha ayudado a dilucidar los procesos básicos que se describen a continuación. ^{[ 2 ]}

Las plantas en condiciones naturalmente áridas retienen grandes cantidades de biomasa debido a la tolerancia a la sequía y pueden clasificarse en 4 categorías de adaptación: ^{[ 13 ]}

1. Plantas resistentes a la sequía: plantas anuales que germinan y crecen únicamente en épocas de humedad suficiente para completar su ciclo de vida.
2. Plantas resistentes a la sequía: plantas perennes no suculentas cuyo crecimiento se limita a los períodos en que hay disponibilidad de humedad.
3. Plantas resistentes a la sequía: también conocidas como xerófitas , estos arbustos de hoja perenne poseen extensos sistemas radiculares, junto con adaptaciones morfológicas y fisiológicas que les permiten mantener su crecimiento incluso en épocas de sequía extrema.
4. Plantas resistentes a la sequía: también conocidas como plantas perennes suculentas , almacenan agua en sus hojas y tallos para un uso eficiente.

Con el aumento de la frecuencia y la gravedad de las sequías en los últimos años, los daños a los cultivos se han vuelto más serios, reduciendo el rendimiento, el crecimiento y la producción. ^{[ 4 ] [ 16 ]} Sin embargo, la investigación sobre las vías moleculares que implican la tolerancia al estrés ha revelado que la sobreexpresión de dichos genes puede mejorar la tolerancia a la sequía, lo que ha dado lugar a proyectos centrados en el desarrollo de variedades de cultivos transgénicos. ^{[ 2 ]}

Las plantas resistentes a la sequía, desarrolladas mediante biotecnología, permiten a los agricultores proteger sus cosechas y reducir las pérdidas en épocas de sequía intensa al utilizar el agua de forma más eficiente.

La transformación de plantas se ha utilizado para desarrollar múltiples variedades de cultivos resistentes a la sequía, pero solo variedades limitadas de plantas ornamentales . ^{[ 16 ]} Este retraso significativo en el desarrollo se debe a que se están desarrollando más plantas ornamentales transgénicas por razones distintas a la tolerancia a la sequía. ^{[ 16 ]} Sin embargo, Ornamental Biosciences está explorando la resistencia al estrés abiótico en plantas ornamentales. Se están evaluando petunias, poinsettias , impatiens de Nueva Guinea y geranios transgénicos para la resistencia a las heladas, la sequía y las enfermedades. ^{[ 19 ]} Esto permitirá una gama más amplia de entornos en los que estas plantas puedan crecer.

Esta es una lista de familias , especies y/o géneros de plantas seleccionados que toleran la sequía: