Investigadores identificaron una proteína que ayuda a las plantas de tomate a responder a la sombra, regular la fotosíntesis y mantener la producción de frutos en condiciones de cultivo de alta densidad.
Los investigadores han identificado un gen que podría ayudar a los mejoradores a desarrollar variedades de tomate que utilicen la luz de manera más eficiente y produzcan mayores rendimientos.
Científicos del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) de Argentina descubrieron que las plantas de tomate utilizan la proteína SlBBX20 como un interruptor biológico para detectar la sombra de las plantas vecinas y ajustar su crecimiento.
El descubrimiento, publicado en Plant Physiology and Biochemistry, podría ser particularmente relevante en la producción de tomate de alta densidad, donde las plantas compiten por la luz solar necesaria para la fotosíntesis. “Los resultados de este trabajo demuestran que esta proteína es esencial para que la planta optimice la captación de luz para realizar la fotosíntesis y ajuste su rendimiento en respuesta a la sombra”, afirma Javier Botto, líder del estudio e investigador del CONICET en el Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura (IFEVA, CONICET-UBA).
Objetivo potencial para el mejoramiento del tomate
Los investigadores descubrieron que SlBBX20 influye en la altura de la planta, la actividad hormonal, la fotosíntesis y, en última instancia, en el rendimiento del tomate. Esto convierte al gen en un objetivo potencial para el mejoramiento de variedades comerciales más eficientes y productivas, según un comunicado de prensa.
“Este estudio nos permitió identificar un gen que regula el crecimiento al afectar sus hormonas y la fotosíntesis, y, en consecuencia, altera el rendimiento de las plantas de tomate. Estos resultados abren la posibilidad de utilizar este gen como objetivo molecular para desarrollar variedades comerciales de tomate (y otros cultivos) más eficientes y de alto rendimiento”, señala Botto, quien dirige el laboratorio de Plasticidad del Desarrollo Vegetal en el IFEVA y es doctor en Ciencias Biológicas.
Una proteína ayuda a las plantas a responder a la sombra
El gen SlBBX20 contiene las instrucciones para producir la proteína del mismo nombre. Investigadores descubrieron que las plantas de tomate que carecían de esta proteína eran prácticamente incapaces de aumentar su altura cuando estaban a la sombra de las plantas vecinas.
“Nuestro trabajo demostró que las plantas que carecen de esta proteína pierden casi por completo su capacidad de crecer en respuesta a la sombra”, afirma Mariano Mejía, primer autor del estudio, ingeniero agrónomo y becario doctoral del CONICET.
La pérdida de la proteína también afectó a los estomas de las plantas: los poros por donde entra el dióxido de carbono y sale el vapor de agua. Las plantas sin SlBBX20 desarrollaron menos estomas y los abrieron con menos frecuencia, lo que redujo la fotosíntesis y la producción de frutos.
“Además, al no poder regular adecuadamente sus procesos biológicos en respuesta a la luz, las plantas que carecen de esta proteína realizan menos fotosíntesis, ya que tienen y abren menos sus estomas, por donde entra el dióxido de carbono (CO2) y sale el vapor de agua del ambiente y, como consecuencia directa, producen menos frutos”, explica Mejía.
Apoyo a la fotosíntesis en condiciones de alta luminosidad
Los investigadores también descubrieron que SlBBX20 promueve la expresión de genes involucrados en la producción de antocianinas, los pigmentos responsables de los colores violeta y azulado en las hojas, tallos y frutos de las plantas. Estos pigmentos ayudan a proteger a las plantas contra el daño causado por la luz intensa.
La proteína SlBBX20 “mejora la expresión de los genes de biosíntesis de pigmentos conocidos como antocianinas, que dan tonos violetas/azulados a las hojas, tallos y frutos. Estos pigmentos naturales actúan como protector solar y antioxidantes para la planta, reduciendo los efectos inhibitorios de la alta intensidad lumínica sobre la fotosíntesis”, explica Gabriel Gómez Ocampo, también primer autor del estudio, doctor en Ciencias Agrícolas e investigador postdoctoral del CONICET.
“Esto es beneficioso porque permite a la planta captar más luz y sintetizar más carbohidratos esenciales para su crecimiento, lo que resulta en una mayor producción de tomates en ambientes abiertos y luminosos”, añade.
Las plantas modificadas produjeron menos tomates
Para determinar la función de SlBBX20, los investigadores compararon plantas de tomate silvestres con plantas modificadas genéticamente en las que se había bloqueado la expresión del gen.
Ambos grupos se cultivaron bajo diversas condiciones de luz. Los investigadores simularon la sombra utilizando luces y filtros especializados y crearon sombra natural aumentando la densidad de plantas en cámaras de cultivo y un invernadero.
“Al estudiar las plantas modificadas genéticamente, a las que se les bloqueó la expresión del gen SlBBX20, observamos que perdieron por completo la capacidad de crecer en respuesta a la sombra. Estas plantas desarrollaron menos estomas y sufrieron una drástica disminución en sus niveles de auxinas, hormonas clave para el crecimiento, junto con una menor producción de pigmentos fotoprotectores, lo que resultó en una menor fotosíntesis y, finalmente, en una pérdida en la cantidad y el peso de los tomates producidos”, explica Botto.
