Investigadores del CONICET, del Instituto Leloir y del Instituto de Agrobiotecnología de Rosario (INDEAR) descubrieron los genes que detienen la floración en plantas de alfalfa sometidas a sombreado. El hallazgo abre caminos para desarrollar variedades que no pierdan valor nutricional en altas densidades de siembra.

Investigadores argentinos identificaron las piezas de un mecanismo molecular cuya regulación podría aumentar la producción de la alfalfa, el principal cultivo forrajero de nuestro país y a nivel mundial. El mercado mundial de esta planta, que se usa como alimento para ganado para producción de carne y de leche, abarcó en 2017 una producción de 8,3 millones de toneladas por un valor de más de 2.300 millones de dólares.

"Buscamos desarrollar una tecnología que permita disminuir el gasto que hacen las plantas para competir con sus vecinas y así mejorar los rindes de los cultivos", indicó el director del avance, el doctor Pablo Cerdán, jefe del Laboratorio de Biología Molecular de Plantas de la Fundación Instituto Leloir (FIL) e investigador independiente del CONICET.

La respuesta de escape al sombreado es una respuesta fisiológica que ocurre cuando las plantas crecen a altas densidades y se sombrean unas a otras. Una medida de autopreservación consiste en crecer en altura para evadir el "bloqueo" y acceder a la luz, vital para su existencia.

Cuando están sometidas a sombras, la mayoría de las plantas alargan sus tallos y peciolos (puntos de unión entre tallos y hojas) y aceleran la floración para dejar descendencia más rápido a través de la producción de semillas, a pesar de las condiciones de luz desventajosas. Es como si ante el panorama de quedar sumergidas en la penumbra, aprovechasen los pocos recursos disponibles para completar de manera veloz su desarrollo.

Según describe la revista "The Plant Journal", los investigadores de la FIL, del CONICET, y de la empresa de biotecnología agrícola INDEAR (Instituto de Agrobiotecnología de Rosario), integrante del grupo Bioceres, realizaron por primera vez un estudio fisiológico-molecular de la respuesta de escape a sombreado que despliega la planta de alfalfa o Medicago sativa. Y descubrieron que su respuesta de floración es contraria a lo que se suponía hasta ahora.

Con alfalfa ocurre algo completamente diferente a Arabidopsis thaliana (un modelo vegetal de laboratorio que comparte información genética con el maíz, trigo, soja y otros cultivos de importancia alimentaria) en relación a la floración bajo sombreado, reveló el nuevo estudio. "Los resultados nos sorprendieron", admitió el primer autor del estudio, el doctor Christian Lorenzo, integrante del laboratorio de Cerdán y becario posdoctoral del CONICET. "En condiciones de sombra esta planta no adelanta la floración, sino que, más bien, la retrasa. Hipotetizamos que el retraso le sirve para acumular más reservas antes de la reproducción, que serán vitales para sobrellevar el próximo invierno".

Para realizar este novedoso hallazgo, los investigadores emplearon plantas de alfalfa en cámaras bajo condiciones de sombreado artificial y estudiaron los efectos en su desarrollo. Luego, por medio de técnicas moleculares, los científicos comprobaron que ante la sombra se activan los genes PIFs y HBs, que regulan la respuesta de alargamiento de peciolos y de tallos y la reducción de la síntesis de pigmentos encargados de la fotosíntesis. Asimismo, demostraron que se "apagan" algunos de los genes asociados a la respuesta de floración.

Las bases para poder hacer este descubrimiento y entender su mecanismo nacieron de los estudios previos con Arabidopsis thaliana. 

"La respuesta a sombreado en alfalfa se traduce en una pérdida del valor nutricional porque la planta destina más recursos al desarrollo de los tallos en desmedro de las hojas, que son más nutritivas", explicó Cerdán quien agregó que estudiar la respuesta de escape al sombreado y los genes involucrados en alfalfa "puede ayudar a desarrollar variedades que no pierdan valor nutricional en altas densidades de siembra."

"Con el estudio que llevamos a cabo se logró demostrar que ciertos mecanismos que se pensaban en principio muy conservados entre ciertas especies presentan diferencias importantes en alfalfa, como lo es el retraso en la floración por sombreado y la función de los genes involucrados. Estas diferencias deberán ser tomadas en consideración al momento de diseñar estrategias para la mejora del cultivo", afirmó  a la Agencia CyTA-Leloir el doctor Carlos Dezar, gerente de prospección de tecnología de Bioceres-INDEAR e investigador del CONICET.

Por su parte el doctor Martin Vázquez, director científico de Bioceres-INDEAR y también investigador del CONICET, indicó que el conocimiento de los genes involucrados en el mecanismo de respuesta al sombreado y floración en leguminosas como soja y alfalfa "tiene una gran importancia a nivel agrobiotecnológico, esencialmente por estar íntimamente relacionados con la productividad del cultivo".

Del avance también participaron Javier Iserte, Maximiliano Sánchez Lamas, Mariana Antonietti, Pedro García Gagliardi, Carlos Esteban Hernando y Marcelo Yanovsky, del CONICET y de la FIL; y Jorge Casal, del CONICET, de la FIL y del Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura de la Facultad de Agronomía de la UBA. (Agencia CyTA-Leloir)