Los científicos de plantas de la Universidad de Liverpool han revelado nuevos conocimientos sobre los mecanismos que permiten que ciertas plantas conserven el agua y toleren la sequía.

La investigación, que se publica en La célula vegetal , podría usarse para ayudar a producir nuevos cultivos que puedan prosperar en lugares previamente inhóspitos, regiones cálidas y secas de todo el mundo.

Plantas resistentes a la sequía, como cactus, agaves y suculentas, hacer uso de una forma mejorada de fotosíntesis conocida como metabolismo del ácido crasuláceo, o CAM, para minimizar la pérdida de agua.

La fotosíntesis implica tomar dióxido de carbono de la atmósfera para convertirlo en azúcares usando la luz solar. A diferencia de otras plantas, Las plantas CAM pueden absorber CO2 durante la noche más fresca, que reduce la pérdida de agua, y almacenar el CO2 capturado como ácido málico dentro de la célula, permitiendo su uso para la fotosíntesis sin pérdida de agua durante el día siguiente.

La fotosíntesis de CAM está regulada por el reloj circadiano interno de la planta, lo que permite a las plantas diferenciarse y adelantarse al día y la noche y ajustar su metabolismo en consecuencia. Sin embargo, Se sabe relativamente poco sobre los procesos moleculares exactos que sustentan el momento óptimo en el que el CO2 se almacena y libera de esta manera única.

Un equipo de investigadores del Instituto de Biología Integrativa de la Universidad examinó una enzima de interés llamada PPCK que participa en el control de la conversión de CO2 a su forma almacenada durante la noche (ácido málico; el ácido de la fruta que hace que las manzanas tengan un sabor fuerte) y viceversa. Querían saber si PPCK es un componente necesario para la fotosíntesis de CAM y lo probaron desactivando el gen PPCK en la planta CAM suculenta Kalanchoë fedtschenkoi.

Ellos encontraron que para que CAM funcione correctamente, las células deben encender PPCK cada noche impulsadas por su reloj circadiano interno. Cuando impidieron que Kalanchoë hiciera PPCK por la noche, las plantas solo pudieron capturar un tercio del CO2 capturado por las plantas normales.

Además, encontraron que las plantas que no podían producir PPCK cada noche tenían alteraciones en su reloj circadiano, un hallazgo sorprendente que sugiere que los metabolitos asociados con CAM comunican información de la hora del día al cronometrador central de la planta.

El Dr. James Hartwell comentó:"La sequía es una causa clave de las pérdidas mundiales de cultivos, por lo que comprender los mecanismos que han desarrollado algunas plantas adaptadas al desierto para sobrevivir al estrés hídrico es vital para diseñar una mejor tolerancia a la sequía en las especies de cultivos.

"Nuestro trabajo demuestra que los esfuerzos en curso para diseñar la fotosíntesis CAM en otras plantas deberán incluir PPCK. La complejidad inesperada que revelamos en la relación entre PPCK, La CAM y el reloj circadiano también resaltan la necesidad de una investigación continua sobre los procesos de CAM antes de que podamos comprender y explotar completamente sus formas ".