Algunes plantes poden sobreviure mesos sense aigua, només per tornar-se verdes després d'un breu xàfec. Un estudi recent de les Universitats de Bonn i Michigan mostra que això no es deu a un "gen miracle". Més aviat, aquesta capacitat és conseqüència de tota una xarxa de gens, gairebé tots presents també en varietats més vulnerables. Els resultats ja han aparegut en línia a El diari de les plantes.
En el seu estudi, els investigadors van mirar de prop una espècie que s'ha estudiat durant molt de temps a la Universitat de Bonn: la planta de resurrecció Craterostigma plantagineum. Porta el seu nom amb tota raó: en temps de sequera, es podria pensar que està mort. Però fins i tot després de mesos de sequera, n'hi ha prou amb una mica d'aigua per revifar-la. "Al nostre institut, fa molts anys que estudiem com ho fa la planta", explica la professora Dra. Dorothea Bartels de l'Institut de Fisiologia Molecular i Biotecnologia de les Plantes (IMBIO) de la Universitat de Bonn.
Els seus interessos inclouen els gens responsables de la tolerància a la sequera. Cada cop va quedar més clar que aquesta capacitat no és el resultat d'un sol "gen miracle". En canvi, hi intervenen molts gens, la majoria dels quals també es troben en espècies que no suporten tan bé la sequera.
La planta té vuit còpies de cada cromosoma
En l'estudi actual, l'equip de Bartel, juntament amb investigadors de la Universitat de Michigan (EUA), van analitzar el genoma complet de Craterostigma plantagineum. I això està construït bastant complex: mentre que la majoria dels animals tenen dues còpies de cada cromosoma, una de la mare i una del pare, Craterostigma en té vuit. Aquest genoma "octuple" també s'anomena octoploide. Els humans, en canvi, som diploides.
"Aquesta multiplicació de la informació genètica es pot observar en molts plantes que han evolucionat sota condicions extremes”, diu Bartels. Però per què és això? Una raó probable: si un gen està present en vuit còpies en lloc de dues, en principi es pot llegir quatre vegades més ràpid. Per tant, un genoma octoploide pot permetre que es produeixin grans quantitats d'una proteïna necessària molt ràpidament. Aquesta capacitat també sembla ser important per al desenvolupament de tolerància a la sequera.
A Craterostigma, alguns gens associats amb una major tolerància a la sequera es reprodueixen encara més. Aquests inclouen els anomenats ELIP: l'acrònim significa "proteïnes inducibles a la llum primerenca", ja que s'encenen ràpidament per la llum i protegeixen de l'estrès oxidatiu. Es presenten en un nombre elevat de còpies en totes les espècies tolerants a la sequera.
"El craterostigma té prop de 200 gens ELIP que són gairebé idèntics i es troben en grans grups de deu o vint còpies en diferents cromosomes", explica Bartels. Per tant, presumiblement, les plantes tolerants a la sequera poden aprofitar una àmplia xarxa de gens que poden regular ràpidament en cas de sequera.
Les espècies sensibles a la sequera solen tenir els mateixos gens, encara que en nombres de còpies més baixos. Això tampoc és sorprenent: les llavors i el pol·len de la majoria de les plantes sovint encara poden germinar després de llargs períodes sense aigua. Així que també tenen un programa genètic per protegir-se de la sequera. "No obstant això, aquest programa normalment s'apaga durant la germinació i no es pot reactivar després", explica el botànic. "En les plantes de resurrecció, en canvi, roman actiu".
La majoria de les espècies "poden fer" la tolerància a la sequera
La tolerància a la sequera, doncs, és una cosa que la gran majoria de les plantes "pot fer". Els gens que confereixen aquesta capacitat probablement van sorgir molt aviat en el curs de l'evolució. Tanmateix, aquestes xarxes són més eficients en espècies tolerants a la sequera i, a més, no estan actives només en determinades etapes del cicle vital.
Dit això, tampoc totes les cèl·lules de Craterostigma plantagineum tenen el mateix "programa de sequera". Així ho van demostrar investigadors de la Universitat de Düsseldorf, que també van participar en l'estudi. Per exemple, diferents gens de xarxa de sequera estan actius a les arrels durant la dessecació que a les fulles. Aquesta troballa no és inesperada: les fulles, per exemple, han de protegir-se dels efectes nocius del sol. Els ELIP, per exemple, els ajuden en això. Amb una humitat suficient, la planta forma pigments fotosintètics que absorbeixen almenys parcialment la radiació. Aquesta protecció natural falla en gran mesura durant la sequera. Les arrels, en canvi, no s'han de preocupar per les cremades solars.
L'estudi millora la comprensió del perquè d'alguns espècies pateix tan poc la sequera. Per tant, a llarg termini, podria contribuir a la millora de cultius com el blat o el blat de moro que s'afrontin millor amb sequera. En temps de canvi climàtic, és probable que aquests siguin més demandats que mai en el futur.