INVESTIGADORES DEL IRNAS VEN RECONOCIDO SU TRABAJO EN LA PORTADA DE LA PRESTIGIOSA REVISTA “THE PLANT JOURNAL” Y A TRAVÉS DE UN “HIGHLIGHT” DEDICADO A DICHO TRABAJO EN EL ÚLTIMO NÚMERO DE LA REVISTA. EL TRABAJO EXPLICA POR QUÉ LAS PLANTAS ACUMULAN CLORURO A NIVELES PROPIOS DE MACRONUTRIENTE. MIENTRAS EL SECTOR AGRARIO Y LAS EMPRESAS DE FERTILIZANTES SIGUEN CONSIDERANDO AL CLORURO COMO ELEMENTO TÓXICO A EVITAR, ESTE TRABAJO DEMUESTRA SU IMPORTANCIA PARA UNA ADECUADA FOTOSÍNTESIS Y PARA PROMOVER EL CRECIMIENTO DE LAS PLANTAS CON UN MENOR CONSUMO DE AGUA.
La creciente necesidad de producción de alimentos en el contexto actual de cambio climático exige el desarrollo de una agricultura más sostenible para garantizar una adecuada conservación de los recursos. El agua es el recurso más valioso que comparten los humanos y los cultivos agrícolas, por lo que el aumento del rendimiento agrícola debe hacerse simultáneamente a un ahorro hídrico que permita mejorar la eficiencia del uso del agua (WUE).
Una parte muy importante de las especies agrícolas son plantas C3, que se caracterizan principalmente por ligar su capacidad productiva (eficiencia fotosintética, AN) a la pérdida de agua por transpiración (conductancia estomática, gs). Por tanto aumentar el WUE implica reducir el consumo hídrico sin perjudicar a la fotosíntesis, lo que supone uno de los principales retos de la agricultura moderna.
Un nuevo trabajo publicado en The Plant Journal (Franco-Navarro et al., 2019), sugiere cómo se puede aprovechar la nutrición de cloruro (Cl–) para mejorar simultáneamente la AN y el WUE. Este trabajo ha sido dirigido por el Dr. José Manuel Colmenero-Flores en el Laboratorio de Regulación Iónica e Hídrica del IRNAS (Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla, CSIC).
El cloruro es un micronutriente esencial, pero en el contexto agronómico se ha considerado tradicionalmente un anión tóxico en lugar de un nutriente. Con esto en mente, Colmenero-Flores investigaba las razones por las que las plantas sanas toman activamente el Cl– del suelo y lo acumulan en tejidos vegetales a niveles propios de un macronutriente. En 2016, su grupo reportó que en estas condiciones el Cl– estimula el desarrollo de plantas de tabaco, incrementa el tamaño de las células foliares y mejora las relaciones hídricas (Franco-Navarro et al. 2016), proponiendo en consecuencia que el Cl– debería definirse además como un macronutriente beneficioso.
Pero una aparente contradicción en sus resultados desconcertó a los autores del trabajo: a pesar de reducir el consumo de agua como consecuencia de una menor gs, el tratamiento de Cl– mantuvo la misma capacidad fotosintética (AN), hasta el punto de aumentar la biomasa vegetal (Franco-Navarro et al. 2016). Se esperaba que un valor de gs más bajo redujese la disponibilidad de CO2 en los sitios de carboxilación, reduciendo así la AN.
Para resolver esta paradoja se estableció una colaboración con Antonio Díaz-Espejo, del Grupo de Riego y Ecofisiología de Cultivos del IRNAS. En el trabajo recientemente publicado (Franco-Navarro et al. 2019) se confirmó el efecto beneficioso de la acumulación de Cl– a nivel de un macronutriente. A continuación descartaron la posibilidad de que los valores bajos de gs se debieran a una menor apertura del estoma, demostrando que se debía en cambio a una menor densidad estomática. Finalmente, los autores demostraron que el tratamiento con Cl– mejora la difusión de CO2 en el mesófilo (gm). Esto es debido a una mayor superficie de cloroplastos expuestos al espacio intercelular de las células de mesófilo, posiblemente como consecuencia de una mayor biogénesis de los cloroplastos. Así, la menor gs se ve compensada con una mayor gm, haciendo posible la mayor WUE.
Estos hallazgos abren nuevos caminos para la investigación, como por ejemplo aclarar la relación entre la nutrición de Cl– y la biogénesis de los cloroplastos. Colmenero-Flores y su grupo ya han comenzado a recorrer algunos de estos caminos (Maron 2019). Por ejemplo, dado que el tratamiento con Cl– reduce el consumo de agua sin afectar negativamente a la fotosíntesis, es lógico que las plantas tratadas con Cl– puedan también soportar mejor la falta de agua. De hecho, han podido demostrar que las plantas tratadas con Cl– son más resistentes a la sequía, hallazgo que se encuentra en vías de ser publicado. Por tanto este nutriente, actualmente denostado en la agricultura puede convertirse en un valioso aliado para optimizar el rendimiento y la resilencia de los cultivos.
Los autores principales del artículo, el Dr. Colmenero-Flores y el Dr. Díaz-Espejo, han creado recientemente un Laboratorio de Ecofisiología Molecular en IRNAS-CSIC, para investigar la regulación de la homeostasis iónica y sus efectos sobre las relaciones hídricas de las plantas.
Franco-Navarro JD, Brumos J, Rosales MA, Cubero-Font P, Talon M, Colmenero-Flores JM (2016) Chloride regulates leaf cell size and water relations in tobacco plants. Journal of Experimental Botany 67 (3):873-891. doi:10.1093/jxb/erv502
Franco-Navarro JD, Rosales MA, Álvarez R, Cubero-Font P, Calvo P, Díaz-Espejo A, Colmenero-Flores JM (2019) Chloride as macronutrient increases water use efficiency by anatomically-driven reduced stomatal conductance and increased mesophyll diffusion to CO2. The Plant Journal. doi:10.1111/tpj.14423
Maron LG (2019) From foe to friend: the role of chloride as a beneficial macronutrient. The Plant Journal 99 (5):In press