Sorghum. Moench, 1794. Wikipedia.
Un equipo de ingenieros de la universidad norteamericana de Cornell ha logrado identificar un gen de los sorgos que, utilizado para modificar genéticamente otras plantas, consigue que éstas puedan prosperar en cultivos en suelos muy ácidos, informa la revista Nature Genetics.
Los sorgos son un género de 20 especies de gramíneas que se cultivan como cereal para consumo humano, animal o en la producción de forrajes, entre otros fines, en diversas partes del mundo. Cuando los suelos son demasiado ácidos, o tienen un PH bajo, menor a 5.5, el tercer elemento más abundante de la corteza terrestre, el aluminio se convierte en un elemento tóxico para los cultivos, porque se encuentra en la solución del suelo o débilmente asociado a la materia orgánica, pudiendo así ser absorbido en forma iónica por las raíces de las plantas.
La toxicidad del aluminio en suelos ácidos supone de hecho una limitación para la producción agraria en la mitad de los terrenos cultivables del mundo, sobre todo en países en vías de desarrollo de África, Asia y Sudamérica. El aluminio puede afectar a la planta, interfiriendo en su absorción de nutrientes esenciales como el calcio y el magnesio, o ser directamente tóxico para las raíces, cuyas puntas sufren el mayor daño.
El aluminio en forma iónica reduce la división celular de la raíz y su crecimiento, produciendo raíces cortas y gruesas que no conservan la capacidad plena de proporcionar agua y nutrientes en cantidades necesarias para las plantas.
Ingeniería genética
Ante esta situación, las soluciones posibles van desde elegir cultivos más tolerantes a estos suelos ácidos y a los efectos del aluminio en ellos o tratar de aumentar el PH del suelo y la materia orgánica de éste. Ahora, además, podría solucionarse el problema gracias a la ingeniería genética.
Los científicos Leon Kochian, de la universidad de Cornell, y Jurandir Magalhaes, director del Embrapa Maize and Sorghum Research Center, de Brasil, entre otros investigadores, trabajaron para identificar los mecanismos fisiológicos de las plantas que muestran tolerancia al aluminio, así como sus bases moleculares.
La investigación ha permitido comprender mejor cómo potenciar esta tolerancia al aluminio en las puntas de las raíces del sorgo, así como en otras especies cultivables, como el trigo y el maíz.
Los científicos han descubierto que en las variedades de sorgo más tolerantes al aluminio, ciertas proteínas de las puntas de las raíces liberan ácido cítrico en el suelo como respuesta a la exposición al aluminio. Estos ácidos cítricos contienen de manera muy efectiva los iones del aluminio, previniendo así que el metal tóxico penetre en las raíces.
Elaborando un mapa genético identificaron el gen que se encargaría de codificar un tipo de proteína transportadora responsable de la liberación de dicho ácido cítrico. Este gen descubierto, además, sólo expresa esta proteína en caso de que los iones del aluminio se encentren en el suelo que rodea a las raíces de la planta.
Pruebas con la Arabidopsis
El gen identificado en el sorgo ha sido utilizado para realizar una versión transgénica de un género de plantas herbáceas denominado Arabidopsis thaliana, que ha sido la primera planta cuyo genoma se secuenció completamente, en el año 2000, y que suele utilizarse en investigaciones de este tipo porque su genoma es pequeño y tiene un ciclo de vida corto. También se modificaron genéticamente plantas de trigo.
La clonación de este gen del sorgo, especie que, según señalan los investigadores en un comunicado de la universidad de Cornell, es muy difícil de modificar genéticamente, ayudará a explorar los mecanismos para la tolerancia al aluminio ionizado de los suelos, así como a descubrir nuevas soluciones genéticas moleculares que mejoren los campos de cultivo.
Por otro lado, las implicaciones medioambientales también podrían ser importantes, porque cada día aumenta más la necesidad de extender el suelo agrícola para su explotación para el consumo humano y, si se pueden comenzar a usar suelos más ácidos el ser humano no tendrá que utilizar otras áreas para la agricultura. De hecho, se calcula que un 50% de los territorios cultivables del plantea son demasiado ácidos.
Los sorgos son un género de 20 especies de gramíneas que se cultivan como cereal para consumo humano, animal o en la producción de forrajes, entre otros fines, en diversas partes del mundo. Cuando los suelos son demasiado ácidos, o tienen un PH bajo, menor a 5.5, el tercer elemento más abundante de la corteza terrestre, el aluminio se convierte en un elemento tóxico para los cultivos, porque se encuentra en la solución del suelo o débilmente asociado a la materia orgánica, pudiendo así ser absorbido en forma iónica por las raíces de las plantas.
La toxicidad del aluminio en suelos ácidos supone de hecho una limitación para la producción agraria en la mitad de los terrenos cultivables del mundo, sobre todo en países en vías de desarrollo de África, Asia y Sudamérica. El aluminio puede afectar a la planta, interfiriendo en su absorción de nutrientes esenciales como el calcio y el magnesio, o ser directamente tóxico para las raíces, cuyas puntas sufren el mayor daño.
El aluminio en forma iónica reduce la división celular de la raíz y su crecimiento, produciendo raíces cortas y gruesas que no conservan la capacidad plena de proporcionar agua y nutrientes en cantidades necesarias para las plantas.
Ingeniería genética
Ante esta situación, las soluciones posibles van desde elegir cultivos más tolerantes a estos suelos ácidos y a los efectos del aluminio en ellos o tratar de aumentar el PH del suelo y la materia orgánica de éste. Ahora, además, podría solucionarse el problema gracias a la ingeniería genética.
Los científicos Leon Kochian, de la universidad de Cornell, y Jurandir Magalhaes, director del Embrapa Maize and Sorghum Research Center, de Brasil, entre otros investigadores, trabajaron para identificar los mecanismos fisiológicos de las plantas que muestran tolerancia al aluminio, así como sus bases moleculares.
La investigación ha permitido comprender mejor cómo potenciar esta tolerancia al aluminio en las puntas de las raíces del sorgo, así como en otras especies cultivables, como el trigo y el maíz.
Los científicos han descubierto que en las variedades de sorgo más tolerantes al aluminio, ciertas proteínas de las puntas de las raíces liberan ácido cítrico en el suelo como respuesta a la exposición al aluminio. Estos ácidos cítricos contienen de manera muy efectiva los iones del aluminio, previniendo así que el metal tóxico penetre en las raíces.
Elaborando un mapa genético identificaron el gen que se encargaría de codificar un tipo de proteína transportadora responsable de la liberación de dicho ácido cítrico. Este gen descubierto, además, sólo expresa esta proteína en caso de que los iones del aluminio se encentren en el suelo que rodea a las raíces de la planta.
Pruebas con la Arabidopsis
El gen identificado en el sorgo ha sido utilizado para realizar una versión transgénica de un género de plantas herbáceas denominado Arabidopsis thaliana, que ha sido la primera planta cuyo genoma se secuenció completamente, en el año 2000, y que suele utilizarse en investigaciones de este tipo porque su genoma es pequeño y tiene un ciclo de vida corto. También se modificaron genéticamente plantas de trigo.
La clonación de este gen del sorgo, especie que, según señalan los investigadores en un comunicado de la universidad de Cornell, es muy difícil de modificar genéticamente, ayudará a explorar los mecanismos para la tolerancia al aluminio ionizado de los suelos, así como a descubrir nuevas soluciones genéticas moleculares que mejoren los campos de cultivo.
Por otro lado, las implicaciones medioambientales también podrían ser importantes, porque cada día aumenta más la necesidad de extender el suelo agrícola para su explotación para el consumo humano y, si se pueden comenzar a usar suelos más ácidos el ser humano no tendrá que utilizar otras áreas para la agricultura. De hecho, se calcula que un 50% de los territorios cultivables del plantea son demasiado ácidos.