La planta de quinua podría servir como modelo para hacer que otros cultivos sean tolerantes a la sal. Crece bien en suelos salinos porque el exceso de sal simplemente se vierte en vejigas especiales en sus hojas.

La erosión del suelo se considera un problema que pone en peligro la nutrición de la población humana. Uno de sus aspectos es la salinización del suelo, que afecta en particular a las regiones secas de la tierra, donde los agricultores se ven obligados a regar sus campos en gran medida. Grandes cantidades de sales disueltas en el agua, como sodio y cloruro, se difunden en el suelo y permanecen allí después de que el agua se haya evaporado. La sal atrofia los cultivos e incluso puede hacer que los suelos sean infértiles a largo plazo.

"Todos los enfoques hasta ahora para producir plantas tolerantes a la sal deben considerarse más o menos como un fracaso", dice el profesor Rainer Hedrich, científico de plantas en la Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg en Baviera, Alemania. Todos tenían como objetivo hacer que las plantas de cultivo crecieran en suelos salinos e identificar líneas de raza tolerantes a la sal en el proceso. Pero este enfoque no puede funcionar.

Y eso es por una razón:"Nuestras plantas de cultivo son el resultado de muchos años de crianza. Durante ese tiempo, el hombre los ha protegido de casi todas las influencias ambientales negativas, por lo que han perdido gran parte de su capacidad de recuperación natural ", explica Hedrich. "Tan pronto como estas líneas de élite entren en contacto con demasiada sal, por lo general mueren ".

Las plantas tolerantes a la sal sirven como modelo

Entonces Rainer Hedrich, junto con el profesor Sergey Shabala (Universidad de Tasmania), se propuso desarrollar una nueva estrategia. Los dos científicos apostaron por plantas que son naturalmente tolerantes a la sal.

Una de esas plantas es la quinua ( Chenopodium quinoa ). Viene de los Andes, donde se ha utilizado como alimento durante 7, 000 años. Mientras tanto, las semillas de este pseudocereal sudamericano, libres de gluten y ricos en vitaminas, han llegado a los estantes de los supermercados europeos.

La planta absorbe la sal del suelo y la almacena en células con forma de vejiga en la superficie de sus hojas. Esto protege los procesos metabólicos sensibles a la sal, y la planta puede crecer bien incluso en suelos salinos.

Sin células de la vejiga, la quinua sufre de estrés por sal

Los investigadores han encontrado una forma sencilla de demostrar que son realmente las células de la vejiga las que garantizan la tolerancia a la sal de la planta. "Solo unas pocas pinceladas suaves sobre una hoja de quinua hacen que las células de la vejiga se caigan", dice el profesor Shabala. Despojados de sus vejigas de sal, estas plantas crecen en suelos no salinos tan bien como en especímenes no cepillados. Pero la exposición a la sal común frena su crecimiento de manera significativa.

Las células de la vejiga redondas a ovaladas de la quinua tienen un diámetro de casi medio milímetro. Son verdaderos gigantes en el reino de las plantas, y por lo general se puede ver incluso a simple vista. Su capacidad de almacenamiento es hasta 1000 veces mayor que la de cualquier célula normal de la superficie foliar.

El precio de la eliminación de la sal es el azúcar.

Para conocer el "sistema operativo" de la quinua y sus células de la vejiga, el grupo de trabajo del profesor Jian-Kang Zhu (Universidad de Shanghai) ha descifrado el ADN del cereal de los Andes. El equipo del profesor Hedrich luego comparó los genes activos de las hojas y las células de la vejiga. Los análisis bioinformáticos necesarios fueron realizados por expertos de la Universidad de Shanghai y del equipo de Georg Haberer del Centro Helmholtz de Múnich.

El resultado:incluso sin tratamiento con sal, hay genes que trabajan en las células de la vejiga que en otras especies solo están activos cuando la planta está bajo estrés. Incluyen transportadores que llevan iones de sodio y cloruro al interior de la célula de la vejiga. Una estimulación con sal desencadena la activación de más genes necesarios para mantener la ruta de la señal de la hormona del estrés ABA.

Almacenar la sal consume energía. Esta energía es generada por las células de la vejiga a partir de moléculas de azúcar que importan especialmente de la hoja para tal fin. Las células de la vejiga reciben la energía necesaria de la hoja y actúan de forma recíproca absorbiendo la sal tóxica ", explica Hedrich.

Cruce de tolerancia a la sal en plantas de cultivo.

Los nuevos hallazgos se han publicado en la Informes de celda diario. Deben utilizarse a largo plazo para la cría de plantas tolerantes a la sal. "El primer paso está hecho", dice el profesor Hedrich. "Ahora utilizaremos una combinación de genética del desarrollo y el análisis funcional de las proteínas de transporte de sal para comprender los mecanismos moleculares que producen y mantienen la tolerancia a la sal en la quinua".

El equipo de investigación de JMU quiere aprender de las líneas de quinua equipadas con un número muy grande o muy bajo de vejigas de sal. Tiene una gran piscina para aprovechar:hasta el momento se conocen alrededor de 2000 variedades silvestres y cultivadas de la planta de los Andes. El resultado final de su trabajo podría ser no solo el mejoramiento de variedades de quinua con una tolerancia a la sal aún mayor, sino también el cruce de genes de tolerancia a la sal en plantas de cultivo relacionadas, como la remolacha azucarera o la espinaca.