Adaptación de los cultivos al cambio climático
Antecedentes: Las plantas se adaptan a las fluctuaciones estacionales y anuales de la temperatura ambiente alterando múltiples aspectos de su desarrollo, como el crecimiento y el momento de iniciar la floración. Estas modificaciones del desarrollo de las plantas en función de la temperatura se conocen como plasticidad del desarrollo térmico. En las plantas con una amplia distribución geográfica, los individuos o variedades de diferentes regiones del mundo presentan distintos tipos de plasticidad, que reflejan adaptaciones a diferentes entornos naturales. En la actualidad, se conocen pocos genes y mecanismos moleculares implicados en la adaptación de las plantas a diferentes temperaturas ambientales.
Resultados: Hemos identificado dos genes homólogos, ICARUS1 (ICA1) e ICA2, que son responsables de las diferencias en la plasticidad de desarrollo térmico que muestran las variedades naturales de la planta modelo Arabidopsis. Ambos genes interactúan genéticamente para afectar a rasgos de la planta como el crecimiento y el tiempo de floración, así como a características celulares como el número de copias del genoma, es decir, el nivel de ploidía. Encontramos que las plantas de Arabidopsis de diferentes lugares del mundo albergan diferentes mutaciones naturales en ICA2, lo que sugiere que este gen podría estar involucrado en la adaptación de las plantas a diferentes climas. Por último, descubrimos que muy pocas copias (principalmente una o dos) de los genes ICA están presentes en todas las plantas a lo largo de la evolución.
Plantas que han evolucionado para sobrevivir
Las plantas viven en casi todos los lugares de la Tierra. Para vivir y sobrevivir en diferentes entornos, han desarrollado capacidades de adaptación que les permiten sobrevivir y reproducirse en condiciones difíciles. A diferencia de los animales, las plantas no pueden correr, volar o nadar hacia la comida o contra el peligro, por lo que estas adaptaciones son fundamentales para la supervivencia. Vamos a hablar de algunas de las formas en que las plantas se han adaptado a su entorno.
La respiración de las plantas es el proceso mediante el cual las células obtienen su energía química consumiendo dióxido de carbono y liberando oxígeno a la atmósfera. En las plantas, cada parte, como la raíz y las hojas, ejecuta la respiración.
Desde la atmósfera, el oxígeno entra en el interior de la hoja desde los estomas y llega a todas las partes y células por el proceso de difusión. El oxígeno se utiliza como respiración para las hojas, y el dióxido de carbono producido durante este proceso se difunde desde la hoja al aire a través de los mismos estomas.
La raíz de las plantas permanece bajo el suelo, pero las raíces también necesitan oxígeno para llevar a cabo su proceso de respiración en las plantas y liberar energía. Las raíces de las plantas inhalan aire de los huecos entre las moléculas del suelo, y el oxígeno del aire de las moléculas del suelo se difunde en el pelo de la raíz y llega a todas las partes de la raíz, donde se utiliza para la respiración. El dióxido de carbono producido en las células de la raíz durante la respiración sale al exterior a través del mismo pelo de la raíz durante la difusión.
¿Pueden las plantas adaptarse al cambio climático?
Los estomas se encuentran en casi todas las plantas terrestres de la Tierra. Sus múltiples funciones incluyen la liberación de humedad y oxígeno al medio ambiente, la climatización interna de la planta y la entrada de dióxido de carbono en la hoja, donde se convierte en azúcar durante la fotosíntesis. Los estomas son esenciales para la supervivencia de las plantas y, al absorber el carbono de la atmósfera, desempeñan un papel importante en el mantenimiento de la salud del planeta.
Utilizando Arabidopsis thaliana, una planta de rápido crecimiento y floración utilizada para estudios genéticos y de desarrollo, Dominique Bergmann, profesora adjunta de biología, y los coautores del trabajo Gregory Lampard, becario postdoctoral, y Cora MacAlister, estudiante de doctorado, encontraron una región estructural única en una proteína con 10 sitios que pueden ser modificados por una vía de señalización bien conocida y controlada por el medio ambiente para dictar el número de estomas que hace una planta.
“Los científicos han dicho que el medio ambiente afecta al desarrollo de las plantas, pero nadie podía señalar una proteína que fuera responsable de esa respuesta”, dijo Bergmann. “Ahora conocemos un objetivo importante dentro de la célula y cómo se regula”.
4 formas de adaptación de las plantas a su entorno
Temperaturas bajo cero con vientos gélidos del noreste y nieve: estas condiciones son un reto para las plantas que quieren enfrentarse a ellas. A diferencia de muchas especies animales, no pueden escapar del invierno ni buscar protección contra él en algún lugar. Sólo las que son resistentes a las heladas y están bien adaptadas al clima frío pueden sobrevivir.
Por tanto, la temperatura determina en gran medida dónde se establecen determinadas especies vegetales, así como su crecimiento y reproducción. Sin embargo, debido al cambio climático, las temperaturas aumentan cada vez más. ¿Qué implica esto para la composición de la vegetación, especialmente en las regiones montañosas, donde el calentamiento que se está produciendo es el doble de la media mundial? ¿Cómo reaccionan las plantas cultivadas y los árboles forestales de nuestra latitud ante el aumento de las temperaturas?
Aumentan los escaladores en las cumbresEn otro proyecto, la SLF investiga cómo el calentamiento del clima afecta a la composición de las plantas en las cumbres de las montañas. Christian Rixen y Sonja Wipf colaboraron con investigadores de toda Europa en la cartografía de las plantas que crecen en diferentes cumbres de los Alpes, los Pirineos, los Cárpatos, así como en las montañas escocesas y escandinavas. Compararon sus estudios con datos de hasta cien años de antigüedad del mismo lugar. Sus resultados muestran no sólo que el número de especies en los picos de las montañas de toda Europa ha aumentado, sino también que este aumento se produce a un ritmo cada vez más rápido. La razón es que el clima se está calentando cada vez más rápido.