Impulsar la producción de alimentos con disponibilidad limitada de agua es de gran importancia para la humanidad. Sin embargo, nuestro uso actual del agua ya no es sostenible hoy en día. El hecho de que las hojas de las plantas pierdan una gran cantidad de agua a través de la fotosíntesis es el mayor factor limitante para cosechas más grandes en todo el mundo.Los científicos de la Universidad Técnica de Munich TUM han desarrollado un enfoque para resolver el problema: han logrado que las plantas utilicen el agua de manera más eficiente sin restringir su crecimiento, gracias a una estrategia de conservación del agua inherente a las plantas que permiteplantas para absorber dióxido de carbono mientras minimiza la pérdida de agua.
Las plantas activan este modo de conservación de agua cuando el agua es escasa. Los científicos de TUM han podido identificar la señal de activación y activar permanentemente este modo de ahorro de agua. Esta es una posible solución para resolver el problema de que alrededor del 70 por ciento del aguael sector agrícola utiliza el consumo mundial. La extracción de agua no sostenible, principalmente por parte del sector agrícola, está bajando la capa freática del continente. Cada año, alrededor de 50 millas cúbicas netas de agua, es decir, aproximadamente tres veces el volumen anual de agua en cascada en elLas Cataratas del Niágara se trasladan de tierra a mar, lo que contribuye a un aumento del nivel del mar de alrededor del 30 por ciento. Según el Informe de Agricultura Global, la demanda de agua es tres veces mayor hoy que hace 50 años.Para el año 2050, se espera que la demanda de agua en la agricultura aumente en otro quinto.
Aproximadamente el 80 por ciento del agua liberada a la atmósfera por las masas de tierra no se evapora de inmediato, sino que viaja a través de las raíces de las plantas y mantiene la transpiración de las hojas. Esto hace que la búsqueda de plantas de cultivo con una mejor utilización del agua sea un tema central para frenar el alto uso del aguaen agricultura y garantizar la seguridad alimentaria para el futuro.
Cómo las plantas regulan el intercambio de gases
Las plantas controlan el intercambio de dióxido de carbono CO 2 y vapor de agua a través de los poros, conocidos como estomas, ubicados en sus hojas.Cerrar los estomas reduce la pérdida de agua pero también impide el CO 2 absorción. Dependiendo de la temperatura y la humedad, la absorción de CO 2 las moléculas cuestan a las plantas entre 500 y 1,000 moléculas de agua. Sin embargo, cuando el agua es escasa, las plantas son capaces de reducir el CO interno 2 concentraciones, lo que hace CO 2 absorción más efectiva
"Las plantas tienen la capacidad de reducir la pérdida de agua durante el CO 2 absorción a la mitad ", dice Erwin Grill, profesor de botánica en TUM -" pero solo cambiarán a este modo de ahorro de agua cuando el agua sea escasa ". Con cultivos herbáceos, plantas con un ahorro de agua perpetuamente activadola estrategia preservaría la humedad en el suelo para usarla para el crecimiento y la supervivencia en un momento posterior en tiempos de sequía.
La hormona vegetal activa el modo de ahorro de agua
Como descubrió el equipo de científicos de TUM, una hormona vegetal llamada ácido abscísico es responsable de activar el modo de ahorro de agua. Esta hormona vegetal se produce en grandes cantidades en tiempos de escasez de agua. En la planta modelo Arabidopsis, también conocidaComo berro de la oreja del ratón, hay 14 receptores responsables de percibir esta señal hormonal específica de la planta. Los investigadores de Munich pudieron demostrar que el aumento de la producción de algunos de estos receptores hará que las plantas cambien al modo de ahorro de agua incluso cuando el agua estáno escasean. El problema es que solo tres de los receptores no influyeron negativamente en el crecimiento de la planta. Hasta el 40 por ciento del agua requerida anteriormente podría salvarse sin afectar el rendimiento de la planta.
Los experimentos iniciales muestran efectos de ahorro de agua en condiciones de campo simuladas
"El siguiente paso es ver si estos efectos de ahorro de agua también se pueden observar en condiciones de campo", dice Hans Schnyder, profesor de estudios de pastizales en TUM y coautor del estudio. Experimentos de simulación iniciales realizados en las fitocamaras delHelmholtz Zentrum München, Centro Alemán de Investigación para la Salud Ambiental, respalda esta suposición.
"Queda por ver si las plantas de cultivo como el trigo, el maíz y el arroz pueden producir más biomasa con la misma cantidad de agua utilizando este mecanismo", dice el profesor Grill. "Somos optimistas. Dado que los mecanismos involucrados están presentes enpara todas las plantas, debería ser posible transferir estos resultados de la planta modelo Arabidopsis a las plantas de cultivo. Este sería un paso importante para garantizar la seguridad alimentaria futura ".
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Materiales proporcionado por Universidad Técnica de Munich TUM . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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