Identifican estrategias diferentes de adaptación a los suelos salinos en poblaciones vecinas de una misma especie vegetal
Investigadoras de la Facultad de Biociencias han identificado dos respuestas adaptativas divergentes frente a la alta salinidad del suelo en las poblaciones de una misma especie silvestre presente en la costa de Cataluña, Brassica fruticulosa, y han determinado los genes implicados. El estudio ayudará a investigar cómo mejorar la resiliencia de especies agrícolas de la misma familia vegetal, como la colza o la mostaza, ante un factor de estrés de importancia global como es la salinización de los suelos.
El estudio se ha publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) y lo firman las investigadoras de la Unidad de Fisiología Vegetal de la UAB Sílvia Busoms, Glòria Escolà y Charlotte Poschenrieder, junto con investigadores de la Universidad de Nottingham (Reino Unido), del Max Planck Institute for Biology (Alemania) y de la Universidad Carolina de Praga (Chequia).
A lo largo de los últimos años, las investigadoras de la UAB, en estrecha colaboración con miembros de la Universidad de Nottingham, han desarrollado un modelo de estudio a lo largo de la costa catalana para comprender la interacción entre factores ambientales como la salinidad y la adaptación de poblaciones silvestres de la familia de las brasicáceas. Han desarrollado varios estudios centrados en poblaciones de Arabidopsis thaliana, un organismo modelo para la investigación biológica, pero en este caso se han centrado en Brassica fruticulosa, una especie más próxima genética y morfológicamente a brasicáceas cultivables como la colza (Brassica napus) y la mostaza (Sinapis alba).
La investigación que han publicado ahora les ha permitido demostrar que en Cataluña las poblaciones costeras de B. fruticulosa utilizan dos estrategias diferentes para tolerar la salinidad de los suelos: las del norte (región del Cap de Creus) son capaces de excluir el sodio a través de las raíces y evitar así que se acumule en la parte aérea y les cause daños; las del centro, en cambio, transportan el sodio hasta las hojas, pero utilizan mecanismos eficientes de ajuste osmótico y compartimentación que les permiten tolerar altas concentraciones de este compuesto.
El hecho de que dos poblaciones de una misma especie vegetal tan próximas geográficamente hayan evolucionado de forma diferente ante un mismo estrés ambiental ha sorprendido a las investigadoras. «En general, en todos los organismos se espera que las especies que se han adaptado a unas condiciones ambientales similares evolucionen de forma parecida. En nuestro caso, sin embargo, a pesar de que en los hábitats costeros de la costa catalana la salinidad del suelo se pueda considerar el agente selectivo principal, tienen que haber otros factores que hayan alterado el proceso evolutivo reciente de esta brasicácea», señala Sílvia Busoms. Esta divergencia en poblaciones vegetales tan próximas se ha descrito muy raramente, no tanto porque sea una excepción sino porque en muchos casos los estudios se han hecho a macroescala.
La tramontana puede explicar la divergencia
En su trabajo, las investigadoras estudiaron en detalle las características de los suelos y la climatología del conjunto de poblaciones de cada región, y el único parámetro que presentó diferencias significativas fue la evapotranspiración, más alta en el norte debido al viento de tramontana que sopla habitualmente. «Cuando hay una alta evapotranspiración, las plantas absorben más agua y al mismo tiempo más sodio, si no tienen mecanismos para excluirlo. Por tanto, las estrategias utilizadas por las plantas del centro pueden ser insuficientes en las condiciones de la costa norte. En el estudio lanzamos la hipótesis de que, a pesar de tratarse de poblaciones vecinas, las B. fruticulosa del norte han evolucionado de forma diferente para poder tolerar altos niveles de salinidad en ambientes con elevada evapotranspiración», explica Charlotte Poschenrieder.
Para caracterizar la base genómica de las dos estrategias adaptativas identificadas, las investigadoras crearon en primer lugar el genoma de referencia de B. fruticulosa, hecho que contribuirá a la ampliación del catálogo de genomas de referencia de las especies eucariotas que viven en los territorios de lengua catalana (dentro del Earth Biogenome Project) y permitirá nuevas investigaciones con esta especie. Seguidamente, la secuenciación de 18 poblaciones y los posteriores análisis genómicos y transcriptómicos permitieron validar las dos estrategias y proponer genes candidatos implicados en los mecanismos de tolerancia a la salinidad.
La salinidad es una amenaza creciente para los suelos agrícolas del planeta y sus consecuencias son mayores cuando afecta a suelos empobrecidos como los de la cuenca del Mediterráneo. Una mejor comprensión de los mecanismos de tolerancia a la salinidad que utilizan las plantas que viven en la cuenca y se han adaptado a estas condiciones es fundamental para mejorar la resiliencia de cultivares que se tienen que adaptar a las nuevas inclemencias ambientales. «Este trabajo, pues, establece B. fruticulosa como una fuente prometedora de alelos deseables, y la diversidad poblacional presente en Cataluña como un modelo poderoso para el estudio de las adaptaciones a suelos salinos», concluyen las investigadoras.
Artículo de referencia: Sílvia Busoms, Ana C. da Silva, Glòria Escolà, … and Levi Yant. «Local cryptic diversity in salinity adaptation mechanisms in the wild outcrossing Brassica fruticulosa». September 24, 2024. Proc Natl Acad Sci. https://doi.org/10.1073/pnas.2407821121