Es probable que el fósforo sea un problema para los agricultores en el futuro. El uso excesivo significa que podría haber escasez de este nutriente vital. Nueva investigación de Li y colegas, publicada en la revista AoB PLANTS, investiga la soja (Glycine max) plántulas y cómo responden estas plántulas a la falta de fósforo. El equipo descubrió que la escasez de fósforo provocó cambios intrigantes en el metabolismo y la expresión génica de la soja. La investigación ayuda a desentrañar las estrategias ocultas que las plantas despliegan para sobrevivir bajo estrés nutricional, lo que podría allanar el camino para cultivos más resistentes y resistentes en el futuro.

La soja es la segunda mayor fuente de aceite vegetal y una principal fuente de alimentación animal. Pero no es solo su aporte nutricional lo que los hace especiales. Estas plantas versátiles pueden prosperar en una variedad de entornos, incluidos los duros suelos salino-alcalino, convirtiéndolos en un excelente modelo para estudiar cómo las plantas resisten condiciones adversas.

Sin embargo, como todas las plantas, la soya necesita ciertos nutrientes para sobrevivir, y fósforo es uno de ellos. Este nutriente vital es, desafortunadamente, difícil de conseguir en muchos suelos, a menudo encerrado debido a las actividades de los microorganismos y su tendencia a unirse a los iones metálicos. Los agricultores a menudo responden aplicando fertilizantes ricos en fósforo, pero esto puede provocar impactos ambientales dañinos como eutrofización del agua, un crecimiento excesivo de algas y agotamiento del oxígeno en los cuerpos de agua.

Li y sus colegas encontraron que la soya combate la deficiencia de fósforo a través de varias adaptaciones, desde cambiar sus estructuras físicas hasta modificar su metabolismo. Una estrategia de supervivencia fascinante consiste en gestionar el fósforo en sus membranas celulares. Bajo deficiencia de fósforo, las plantas degradan sus fosfolípidos, la parte rica en fósforo de sus membranas celulares, para obtener fósforo. Luego reemplazan estos fosfolípidos con diferentes lípidos para mantener la estabilidad de la membrana.

Descubrieron esto cultivando un montón de plantas de soja al aire libre, monitoreando cuidadosamente la temperatura y la humedad para asegurarse de que fueran las correctas. Cada planta tenía su propia maceta, llena con 2.5 kg de arena. Cinco semanas después de su vida, los investigadores dividieron las macetas en cinco grupos, siendo un grupo el "control” (no se sometió a ningún tratamiento).

Los otros cuatro grupos se pusieron a dieta. En lugar del habitual plato completo de nutrientes, recibieron una solución con fósforo reducido durante diferentes períodos de tiempo, que oscilaron entre uno y quince días. Después del tratamiento, los científicos comprobaron el crecimiento de las plantas. Lavaron la arena, midieron las raíces y registraron el peso de las plantas, tanto cuando estaban frescas como después de secarse en un horno y una secadora al vacío.

Para obtener información aún más detallada, los investigadores trituraron las plantas secas, las trataron con un ácido fuerte y midieron la cantidad de varios elementos nutritivos usando un espectrómetro. También extrajeron una variedad de compuestos químicos de las plantas para estudiar la respuesta metabólica de la planta.

A continuación, el equipo centró su atención en los genes de las plantas. Extrajeron las plantas' moléculas de ARN, una molécula que transporta información genética, para crear bibliotecas de material genético. Luego, estas bibliotecas fueron secuenciadas o leídas por una máquina. Esto da una visión detallada de la actividad genética de la planta bajo estrés de fósforo.

Finalmente, para confirmar sus resultados, los investigadores eligieron al azar diez genes que mostraban cambios durante la escasez de fósforo y los probaron nuevamente con otro método. Todo esto se hizo para ver cómo las plantas de soja se adaptaban a las condiciones en las que se encontraban.

Descubrieron que bajo estrés por deficiencia de fósforo, el peso fresco y seco de las raíces y el número de nódulos de raíces comenzaron a disminuir después de dos días, observándose mayores reducciones a los 15 días. Sin embargo, raíces más ligeras no significan raíces más cortas. La longitud de la raíz aumentó bajo estrés por deficiencia de P, con un aumento del 30.3% observado después de 15 días de estrés.

El estudio encontró 61 metabolitos afectados por la deficiencia de fósforo, incluidos azúcares/polioles, aminoácidos, ácidos orgánicos, ácidos grasos y sustancias lipídicas.

Esta nueva investigación abre algunos caminos intrigantes para comprender cómo las plantas, específicamente la soja, se adaptan a la escasez de fósforo. Más que un rompecabezas biológico abstracto, este estudio tiene importantes implicaciones prácticas. Los genes identificados, como GmPS, GmPHT1, GmPAP, GmSPX y GmSQD, pueden actuar como puntos críticos de intervención para mejorar la eficiencia del fósforo en los cultivos. Esto podría conducir a mejores variedades de cultivos que pueden hacer un mejor uso de los suministros limitados de fósforo, lo que tiene amplias implicaciones para la seguridad alimentaria y la agricultura sostenible.

LEA EL ARTÍCULO:
Li, M., Zhou, J., Liu, Q., Mao, L., Li, H., Li, S. y Guo, R. (2023) “Variación dinámica de la absorción de nutrientes, índices metabolómicos y transcriptómicos de la soja (Glycine max) plántulas bajo deficiencia de fósforo, " AoB PLANTS, 15(2), pág. muchacho014. Disponible en: https://doi.org/10.1093/aobpla/plad014.