El efecto del estrés ambiental en las semillas

Un proyecto europeo se propone identificar genes y tecnologías que ayuden a predecir la calidad de las semillas para mejorar programas de mejora y control de cultivos

«A pesar de la gran importancia de las semillas para la productividad agrícola y la conservación de los ecosistemas, aún no sabemos muy bien qué efectos tienen los factores ambientales sobre el desarrollo y el almacenamiento de las semillas y, es más, cómo afectan a su calidad», relataba en 2014 la profesora Ilse Kranner, jefa del Instituto de Botánica de la Universidad de Innsbruck.

Especializada en la respuesta de las plantas al estrés, en concreto a condiciones ambientales extremas, la profesora Kranner recibió entonces la oportunidad de colaborar con el proyecto ECOSEED: un consorcio constituido por once socios de Austria, Reino Unido, Alemania, Francia y España con una dilatada y contrastada experiencia en los campos de la biología de las semillas y las ciencias convergentes, cuyo objetivo principal era investigar el efecto del estrés ambiental en las semillas.

El primer paso consistió en proporcionar una definición de «calidad de la semilla»: «La calidad de la semilla se definió como "‘la suma de todos los rasgos de la semilla que son adquiridos desde el momento del desarrollo de la semilla en la planta madre hasta la germinación de la semilla"», explica la profesora Kranner. «Los rasgos relacionados con la calidad que estudiamos incluyen la viabilidad, el vigor, la latencia, la longevidad y el envejecimiento de las semillas, así como otras características importantes para las empresas comercializadoras de semillas como "el peso de mil semillas" y el número de semillas por planta».

Para el estudio, los socios identificaron cuatro plantas de cultivo como candidatos excelentes para los fines del estudio, a saber: Arabidopsis thaliana, debido a la gran cantidad de datos científicos ya disponibles; Brassica oleracea (la col silvestre) como especie modelo representativa de los cultivos de verduras; Hordeum vulgare (la cebada) debido a su importancia para la agricultura mundial y Helianthus annuus (el girasol) por su estatus como el segundo cultivo oleico más importante (después de la colza) en la Unión Europea. Las plantas fueron cultivadas bajo condiciones de temperatura elevada y sequía, dos factores estresantes que se espera que aumenten como consecuencia del cambio climático.

El consorcio consideró todas las fases del ciclo de vida de las semillas de estas plantas: desde su desarrollo en la planta madre hasta su almacenamiento y posterior germinación. «Empleamos técnicas científicas punteras para identificar rutas moleculares reguladoras relevantes e interruptores celulares clave que median en la detección de las condiciones ambientales circundantes y la señalización en las semillas, así como su importancia a la hora de determinar la calidad final de las semillas y el posterior desarrollo de la plántula», explica la profesora Kranner.

Genes y tecnologías

Una vez finalizada esta actividad, el equipo del consorcio fue capaz de identificar genes y tecnologías que ayudaban a predecir la calidad de las semillas. Seguidamente, este conocimiento fue empleado tanto para estudiar especies vegetales silvestres como para desarrollar un modelo sobre los rasgos relacionados con la calidad de las semillas dependiente de factores ambientales.

«Las características relacionadas con la calidad de las semillas podrían ser de gran utilidad para los programas de control periódico de la calidad de las semillas almacenadas, proporcionando al mismo una mejor base para el uso de material génico de plantas silvestres en beneficio de la agricultura y la conservación», destaca la profesora Kranner. «La calidad de la semilla es un factor importante para el potencial del almacenamiento en seco a largo plazo de las mismas, un rasgo que no solo es importante para la conservación de las plantas en bancos de semillas, sino también para sustentar el comercio internacional de semillas agrícolas, un mercado cuyo valor se calcula en 42.000 millones de dólares».

Además de estos rasgos y características relacionadas con la calidad de las semillas, ECOSEED también proporcionó directrices para mejorar el manejo de semillas a través de la Asociación Internacional de Ensayo de Semillas (ISTA), incluyendo recomendaciones para el comercio y la conservación de semillas con respecto a la recolección y el almacenamiento de semillas a fin de mejorar los programas de fitomejoramiento y control de cultivos así como las actividades de conservación.

«Esperamos que nuestros resultados beneficien por igual a la agricultura y la conservación de especies vegetales. Desde un punto de vista científico, creemos que nuestros resultados constituyen un gran avance en aras de mejorar la comprensión del rendimiento de las semillas en un entorno cambiante».

Mientras tanto, el consorcio está considerando la posibilidad de solicitar de nuevo financiación a la Unión Europea para poner en marcha nuevos proyectos financiados con fondos europeos, por ejemplo, mediante la creación de Redes de Formación Inicial (ITN) a través de las acciones Marie Skłodowska-Curie. Además, se espera la presentación de propuestas bilaterales de investigación entre varios socios del consorcio ECOSEED tan pronto como las convocatorias de solicitud de proyectos sean publicadas por sus respectivas agencias nacionales de investigación.

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