Subscribe RSS
Mostrando entradas con la etiqueta sequía. Mostrar todas las entradas
Mostrando entradas con la etiqueta sequía. Mostrar todas las entradas

Por Lorena López-Galvis

Soy ingeniera agrónoma de profesión, la verdad no muy consciente de qué iba a estudiar asumí el rol de estudiante en el agro y allí me quede, soy sincera si digo que mi carrera la definió una moneda, fue un cara y sello entre la publicidad y el campo. Desde la semana de inducción me acuerdo que aparecieron los alumnos más ilustres contando lo importante que nuestra formación en un país de vocación agrícola, también siempre oí cosas de que este gobierno reactivara el campo, les hablo de que yo fui primípara en 1999 y si soy sincera otra vez, todavía estoy esperando ese Gobierno reactivador. Sin embargo, algo que si marcó mi vida en esa primera semana de universidad fue encontrarme con estudiantes que estaban de pasantía o tesis en el exterior, sí, tanto el exterior de la Sabana de Bogotá como el exterior de Colombia, alguno de ellos había estado en Europa y otros en zonas verdes o remotas del país… en ese momento decidí que yo saldría del país a hacer algo.

Mi paso por agronomía fue fructífero, disfruté de la Universidad, de las salidas de campo en botas machita espantando mosquitos y sudándola en el campo, llegó el momento de la pasantía y me fui, no tan lejos como esperaba pero salí del confort de mi casa y no volví. Salí a ver el campo colombiano, y hoy hago la reflexión de que luego de más de 10 años no mucho ha cambiado. Inicie con una pasantía en el norte del Valle, trabajé en fertilización orgánica de frutas, un tema que aún hoy es muy interesante, pero que igual hoy no aplica en un cultivo comercial como en los que yo trabajaba, es decir mi trabajo de pasantía quedó allí guardado en papel en 2003, como en muchos casos lo que no tiene continuidad se pierde, y desafortunadamente ese es el caso de la mayoría de pasantías, un entrenamiento corto que se va contigo y que otra persona seguramente repetirá en el siguiente ciclo. La pasantía me mostró lo duro de trabajar en el campo, las condiciones son difíciles, los resultados son inesperados y tienes que contar con muchas personas para poder hacer cualquier actividad experimental. Ese trabajo a sol y sombra durante la pasantía me movió a buscar la comodidad de ambientes más confortables, mudarme a hacer tesis de pregrado en laboratorio, con una linda bata blanca y lejos de las botas pantaneras. Sin embargo, mi realidad fue otra, mi trabajo era sobre tolerancia a estrés hídrico en frijol, es decir las plantas se sembraban bajo condiciones de invernadero y crecían sufriendo la falta de agua, yo hacía mediciones fisiológicas a pleno sol dentro de un invernadero a 38°C, la verdad era que yo también sufría la sequía. Sin embargo durante los ensayos ver plantas verdes y turgentes en condiciones de baja humedad de suelo mientras que otras plantas morían amarillas y deshidratadas, era el reflejo de que esas plantas tenían algo extra, tenían respuestas o mecanismos para usar menos agua, seguir vivas y ser productivas [1]. Por fortuna este trabajo siguió en curso y ha dado muy buenos frutos como líneas mejoradas de frijol con tolerancia a sequía y calor [2].

CIAT (Centro Internacional de Agricultura Tropical) fue mi escuela en investigación, el estado del arte en investigación en plantas a nivel nacional estaba, creo que aún, está allá. CIAT me dejó impreso en la mente que en Colombia se puede hacer ciencia de muy buena calidad y ciencia que tiene un enfoque aplicativo a resolver problemas agrícolas reales. Esta escuela me dio el empujón para mudarme a lugares fríos y desarrollados, y finalmente cumplir ese sueño de carrera, salir del país a hacer algo, ese algo fue mi doctorado. Me fui a Europa, luego de aplicar a varias becas, Fullbrigth, Marie-Curie, aplicaciones directas con promotores en el Reino Unido y en CSIRO en Australia, la primera respuesta positiva fue de Bélgica y allá me mudé, afortunadamente estaba paga por el Gobierno Belga y no le debía plata a nadie en Colombia. La historia es mucho mejor porque mi compañero de viaje también logró una beca doctoral allá, así que empacamos maletas y a trabajar en otro mundo.

El VIB en Bélgica me entrenó en biología molecular, ahora sí solo laboratorio y bata blanca. Lo que ví en CIAT como plantas verdes en sequía correspondía a mecanismos como desarrollo de raíces más largas y profundas creciendo en el suelo, eran estomas que respondían rápidamente al efecto de cierre estomático causado por hormonas que traducen señales de estrés abiótico en la planta, era la acumulación de azucares y metabolitos con la trehalosa-6-fosfato. Entender que los fenotipos que reconocía a partir de mis ensayos en CIAT dependían del ADN y las proteínas de las plantas fue el complemento perfecto en mi desarrollo científico. El laboratorio donde trabajé era/es realmente bueno, con las ultimas herramientas en tecnología, siempre encontrabas respuestas con tus colegas en el pasillo y si nadie allí sabía del tema que planteabas siempre habían conexiones con otros laboratorios para ayudarte a resolver la pregunta de investigación; no había restricciones en nada, simplemente pedías y tenías tus reactivos y demas. Eso es importante, encontrar un lugar de discusión y de argumentación, la competencia y el trabajo duro e inteligente motivan a seguir en ese ritmo. Realmente no encuentras la razón para dejar de estar en un lugar así, o para dejar de hacer “ciencia” bajo esas condiciones ideales.

Pero llegó el fin del doctorado y con él la pregunta de siempre ¿y ahora qué? ¿Qué voy a hacer? Mi respuesta era moverme a otro lugar porque quedarse en el mismo entorno siempre lo he considerado un poco vicioso. Opciones siempre había, era volver a iniciar como cuando busqué el doctorado, tocar puertas, buscar becas, convocatorias. Sin embargo, creo que hay que pensarlo bien, ver a futuro lo que queremos hacer, y esta la otra pregunta ¿quiero volver a Colombia? ¿Cuándo es tiempo de volver? Yo pensaba, un postdoc de tres años no me caería mal, otro rato en Europa tampoco me caería mal y seguir el ritmo en investigación no es para nada malo. De cierta manera gran parte de esa decisión de seguir o cambiar completamente de rol (porque el volver a Colombia es una caja de sorpresas) depende de las opciones que salgan, yo pienso que a veces el mundo es el que nos mueve más que nosotros mismos, de pronto tu líder de grupo te dice que te puede extender tu posición para que termines tu publicación o que este proyecto nuevo tiene fondos, pues que afán para que te vas a ir, te quedas un rato más y evades el miedo al cambio. Creo que yo andaba un poco en eso de quedarme afuera, pero mi pensamiento no era exactamente en seguir el rol de postdoc, porque a futuro la verdad es que la escala de ascenso es muy empinada, llegar a ser Investigador Principal se ve bastante lejos, aunque cabe decir que conozco muchos casos de colombianos que salieron a Estados Unidos y ahora son profesores asociados en universidades de allá;  la otra opción era la industria, en mi caso trabajar con una multinacional en desarrollo agrícola, lo que sabía de ese tipo de trabajo era que el estrés era muy alto pero al tiempo muy bien pago, así que porque no intentarlo. Pues, mi vida no era solo mi decisión, mi compañero de viaje el que hizo mi estancia afuera mucho más fácil y feliz, también había tomado su decisión de vida luego del doctorado. Él, a diferencia de mí, si tenía claro el panorama desde mucho tiempo atrás, desde el colegio había tenido en su cabeza el oficio de ser profesor, y al salir de Colombia se imprimió en su ser el devolver algo de su conocimiento al país, por lo tanto para él ser PhD significaba que era hora de volver a Colombia.

Volver a Colombia fue para mí una decisión de corazón, aun al regreso los dos estábamos aplicando a convocatorias afuera, en caso de que el regreso no fuera como esperábamos. ¿Qué esperábamos? Trabajar y hacer una vida de nuevo en Colombia, habíamos salido del país siendo Asistentes de Investigación y queríamos volver a hacer eso pero a otro nivel. Sin embargo, Colombia no ofrece mucho, las opciones de trabajo son academia o centros de investigación, porque la industria nacional no está interesada en conocimiento;  por donde se mire no es fácil conseguir plaza de trabajo ni en una cosa ni en la otra. Talvez es mejor hacer esa búsqueda desde afuera, empezar a buscar contactos y hablar con gente para así volver con algo más seguro, como fue el caso de cerebros fugados que aplicaron a uno de los intentos de Colombia por atraer investigadores altamente calificados, programa que desafortunadamente no fue acertado en muchos casos. 

La vida sonrió y Bingo! mi compañero de viaje consiguió trabajo en academia, en este caso fue la combinación de factores, como lo es estar en el momento justo y ser bueno en lo que haces. Con uno de los dos fijo y feliz en su labor, ahora me quedaba el turno a mí. Yo empecé recontactando gente, apliqué a posiciones abiertas en entes nacionales, privados, para ciencia o administración en ciencia, llené papeles, formas, hice entrevistas, presentaciones, ensayos, etc; el resultado no era nada positivo, ¿será que no estaba tocando las puertas correctas?, la experiencia de estas aplicaciones me dijo que si son las puertas correctas, si conoces a alguien que esté detrás de ellas. Así de esa manera no sintiéndome frustrada por no aprovechar acá lo que aprendía afuera, pero con la cabeza fría me dí cuenta que seguramente no haría “ciencia” en Colombia.

Volví hace 4 años, soy profesora hora catedra en una Universidad, he hecho evaluaciones de proyectos, he sido participe del desarrollo de otros, y ahora soy postdoc de la Universidad de Tokio pero trabajo en Colombia.  ¿Qué cómo se ha dado todo esto? Por contactos y referencias. Alguien que te conoce, te referencia y así se da el proceso. Ahora, la historia de la Universidad de Tokio ha sido también una combinación de factores, estar en el lugar adecuado,  ser bueno en lo que uno hace y que la persona indicada lo sepa. De esa manera mi trabajo anterior en CIAT me abrió la puerta y volví al agro colombiano, trabajo en fincas arroceras pero hago investigación, estoy en un proyecto de cooperación internacional donde el conocimiento japonés se quiere transmitir a los arroceros colombianos en pro de un mejor uso de recursos hídricos, nitrógeno ayudados de mejoramiento genético y tecnología agrícola. Regresé a trabajar al sol, sudándola en las botas pantaneras, no estoy de bata en el laboratorio pero puedo decir que algo de mi trabajo quedará en el país, que estoy aportando al desarrollo del campo y a fortalecer nuestra agricultura. Ahora bien, llendo al campo y viendo el efecto de la sequía en el campo, oyendo las noticias y aceptando que no hay agua para tantas hectáreas sembradas en el país, me queda la pregunta ¿dónde quedaron esas plantas verdes tolerantes a sequia con las que alguna vez trabaje? ¿O las raíces largas que buscan agua en perfiles profundos del suelo? ¿Dónde está el reflejo de esa investigación en el campo, en el lugar donde se necesita? ¿sigue en los anaqueles de las revistas de las revistas de investigación o en los informes de resultados de los proyectos? Muy tristemente esa transición de investigación a aplicación real no se dá efectivamente, porque muchos proyectos son de ciencia aplicada, la cual es financiada bajo la premisa de que esa investigación resultará en un producto para vender, y si se vende es porque hay una empresa detrás del negocio. ¿Será que hay empresas dedicadas a dar tecnología a la agricultura de subsistencia o al pequeño agricultor? Pues asi como en Colombia no hay, en países desarrollados menos; la barrera para romper esas instancias y movernos a ciencia realmente aplicada está lejos de nuestro control.

Regresé al país y ha valido la pena… Bueno, aunque en mi caso la barrera de presupuesto para investigación no existe porque el dinero es japones, si lo es en infraestructura tanto física como administrativa, y más allá de eso en la barrera mental de nuestras instituciones. Aún nos falta tener metas claras, pensar objetivamente y entender que es lo importante para el desarrollo agrícola, los funcionarios deben dejar de hacer papeleo y firmar para realmente pensar. Estoy muy positiva viendo que se está gestando un cambio en las instituciones que están detrás de la agricultura, están abriendo plazas para PhD y MSc que traerán sangre nueva y conexiones internacionales para darle un empujón fuerte al agro, han pasado 10 años desde que me gradué de agronomía y creo que ya es tiempo de cambiar.

Cuando se acabe mi proyecto con Japón volveré a estar en la realidad de cuando regrese del doctorado, a buscar trabajo a largo plazo, no sé cuál será mi fortuna, lo que sí sé es que mi pelea interna es por ser feliz, a veces viendo como Colombia está tan patas arriba, solo dan ganas de irse, yo no culpo a los que salen del país por la razón que sea y no quieren regresar, es mejor irse que quedarse a quejarse por todo y por todos, depronto soy conformista y no me acuerdo que afuera del país puedo estar mejor, sin embargo para mí lo importante es ser feliz, y aquí, en mi hogar, lo soy.

Referencias

[1] López-Galvis, L. 2012. ¿Qué le sucede a una planta cuando tiene sed?. Disponible en el Blog BIOGENIC http://biogenic-colombia.blogspot.com.co/2012/12/que-le-sucede-una-planta-cuando-tiene.html 
[2] Polania, J. 2015. Mitigando el cambio climático: desarrollo de fríjol tolerante al calor. Disponible en el Blog BIOGENIC http://biogenic-colombia.blogspot.com.co/2015/06/mitigando-el-cambio-climatico.html 

Category: , | 2 Comments

Cambio climático: ¿es verdad que hay un cambio?

Por Lorena López-Galvis

La preocupación mundial de los efectos de la acumulación de gases de efecto de invernadero (GHGs-greenhouse gases) principalmente dióxido de carbono, en la atmosfera en el bienestar de los seres humanos ha sido un tema de mucho debate en los últimos veinte años. Los cambios en el uso de la tierra y en agricultura por modificaciones en el clima, el descongelamiento de los casquetes polares, los desastres naturales por lluvia excesiva o sequia y el costo de nuestras emisiones de carbono para mantener nuestro nivel de vida alertan a la población en general y sobretodo a los gobiernos quienes son los que deben regular y enseñar a la población las medidas necesarias para mitigar las consecuencias del cambio climático.

Aunque mucho se especula acerca del cambio climático, del calentamiento global y de los cambios que pueden hacer los seres humanos en su actividad diaria para reducir las emisiones de carbono a la atmosfera, tanto los científicos como la población en general entran en debate al considerar las causas y las consecuencias del calentamiento global. ¿Cuáles son los puntos que generan debate?

El clima siempre es cambiante

Principalmente el gas carbónico y también el metano han sido modeladores de la temperatura global durante la vida de la tierra, cambios abruptos en las concentraciones de GHGs se han asociado con la extinción masiva de los dinosaurios y la era de hielo. Es por la acumulación de gases en la atmosfera que la tierra atrapa el calor y mantiene una temperatura y clima para la vida en la tierra, al estar tan lejos del sol dependemos de los GHGs para no congelarnos. Esta cantidad de CO2 se refleja como un balance que durante el tiempo se ha ajustado entre la vida en la tierra, la química de los océanos y los gases en la atmósfera. Este nivel era de 280 ppm antes de la revolución industrial, pero ahora es 400 ppm, un incremento que se ha atribuido como el efecto antropogénico para el desarrollo de la sociedad. Lo que significa que el actual cambio en clima tiene un componente determinante que ha sido el hombre, situación que no sucedió en los eventos anteriores de cambios drásticos en el clima de la tierra.

La causa son los cambios en la radiación solar


La radiación solar, radiación UV y rayos cósmicos se han mantenido estables en los últimos 30 años, sin embargo, la actividad solar y la temperatura del planeta han correlacionado positivamente durante siglos mucho antes de que la actividad solar se estabilizara, por lo tanto es incorrecto deducir que el sol ha influenciado directamente el calentamiento global, inclusive, diferentes análisis de este tema han concluido que el sol está afectando negativamente el incremento en temperatura global [1, 2] (Figura 1).  


Figura 1. Actividad solar, temperatura de la tierra y CO2 del casquete polar y de actividad volcánica durante el último siglo. El promedio de la radiación solar durante los últimos 30 años tiene una tendencia a la reducción mientras que la temperatura del globo terráqueo sigue en aumento junto con la cantidad de CO2. Tomado de http://solar-center.stanford.edu/sun-on-earth/glob-warm.html

Los cambios no son malos

La historia de la tierra muestra diferentes momentos en los cuales cambios de temperatura congelaron la tierra y permitieron el desarrollo de nuevas formas de vida y de vivir en la tierra, ese cambio ha sido benéfico para nuestro establecimiento y aprovechamiento de la faz terrestre. Sin embargo, en el caso del cambio climático sus impactos sugieren muy pocos beneficios y más bien un gran costo para el hombre, la agricultura, la salud, la ecología, etc.

De acuerdo al IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) un cambio de 2°C en la temperatura de la tierra significaría sequias pronunciadas en zonas temperadas, daños en las costas por inundaciones y tormentas, blanqueamiento de corales y cambios en la frecuencia de lluvias y tiempos secos. Teniendo en cuenta que los análisis muestran cambios de 0.2-0.3°C por década, en unos cuantos años estaríamos enfrentándonos a un escenario global muy desalentador [3].

En la agricultura las zonas agrícolas actuales se están viendo afectadas por los cambios en periodicidad de lluvias que son básicos para establecer la época de siembra y cosecha de cualquier cultivo, adicional a esto muchos cultivos no toleran las altas temperaturas (>30 °C) y por esto muchos agricultores se han visto afectados por grandes pérdidas en productividad. En este caso las opciones son modificar las fechas de siembra de acuerdo a las predicciones de clima, principalmente de suministro de agua, desarrollar variedades mejoradas que sean “inteligentes” frente al cambio climático (tolerancia a altas temperaturas, sequía, inundaciones) o cambiar las zonas agrícolas del planeta ya que en las áreas temperadas un incremento en temperatura y modalidad de lluvias permitiría cultivar la tierra mayor número de meses por año, o podrían establecerse cultivos diferentes de acuerdo a la temporada de siembra, sin embargo algo asociado con esto es el hecho de que dichos suelos no son los más fértiles del planeta, por lo tanto requerirían muchas enmiendas de fertilizantes o un plan de manejo sostenible de uso eficiente del suelo [4].

En el caso de la salud, muchas de las ondas de calor afectaran más a la población que las actuales ondas de frio que se dan en invierno [5], adicionalmente insectos vectores de enfermedades empiezan a aparecer en zonas donde no era su nicho, esto dado a que muchas especies animales están migrando hacia las zonas templadas desde el trópico [6].

En la ecología una de las grandes preocupaciones es el deshielo polar, que causa el aumento en el nivel de los océanos y en la temperatura de la tundra ártica y antartica, de la cual se desprende un GHG, el metano, cuando pasa de estar congelada a temperaturas que favorecen su descomposición. En cuanto a las especies animales y vegetales se asume que su capacidad de adaptación puede ser asombrosa teniendo en cuenta el gran efecto que ha tenido la actividad antropogénica (agricultura, crecimiento poblacional, desarrollo de ciudades, vías, etc) en las poblaciones de los diferentes ecosistemas del mundo, sin embargo, estudios en predicciones de escenarios de calentamiento global y su efecto en la distribución de las especies han estimado que entre un 15-37% de las especies se extinguirán hacia 2050 [7]. Adicionalmente, las migraciones de aves hacia latitudes más altas o bajas del planeta están siendo notorias y el riesgo de blanqueamiento y enfermedad en los corales es evidente por océanos más cálidos que es donde realmente se ha visto el efecto del calentamiento global en incremento de temperatura (Figura 2).


Figura 2. Componentes del calentamiento global  del periodo 1993-2003, calculados a partir del IPCC AR4 5.2.2.3 el cual se refiere a los cambios en contenido energético de los diferentes sistemas terrestres. Los océanos son los que están absorbiendo el efecto del calentamiento global.

Una fuente adicional de debate recae en la actividad del hombre como causante del cambio climático, un 97% de los científicos están de acuerdo con que la actividad antropogénica ha sido el acelerador de un incremento en la temperatura global. El ciclo del carbono permite la circulación de C y tanto la biomasa vegetal como los océanos liberan y absorben CO2, sin embargo, el uso de la tierra en agricultura y la quema de combustibles fósiles son fuentes de CO2 que pueden ser absorbidos por las plantas y mares hasta en un 40% (Figura 3), el 60% restante se ha venido acumulando en la atmósfera. Por esto el grave efecto que ha tenido el hombre en la acumulación de GHGs y la alta prioridad que se le ha dado a nivel mundial y gubernamental para mitigar los efectos del calentamiento global por medio de legislaciones dirigidas, sobretodo, a las industrias en países desarrollados que pueden ser los grandes actores en la reducción de emisiones.


Figura 3. El ciclo global del Carbono para 1990s, el flujo normal o natural del carbono está en negro y el flujo de carbono antropogénico se presenta en rojo. Fuente IPCC AR4 [7].

Referencias

[1] Lockwood, M. 2008. Recent changes in solar outputs and the global mean surface temperature. III. Analysis of contributions to global mean air surface temperature rise. Proc. R. Soc. A vol. 464 no. 2094 1387-1404. Disponible en http://rspa.royalsocietypublishing.org/content/464/2094/1387.abstract
[2] Foster, G. y S. Rahmstorf. 2011. Environ. Res. Lett. 6 044022. Disponible en http://iopscience.iop.org/1748-9326/6/4/044022
[3] Climate Change 2007: Working Group I: The Physical Science Basis.  Disponible en http://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/spmsspm-projections-of.html
[4] Porter, J.R., L. Xie, A.J. Challinor, K. Cochrane, S.M. Howden, M.M. Iqbal, D.B. Lobell, and M.I. Travasso, 2014: Food security and food production systems. In: Climate Change 2014: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Part A: Global and Sectoral Aspects. Contribution of Working Group II to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Field, C.B., V.R. Barros, D.J. Dokken, K.J. Mach, M.D. Mastrandrea, T.E. Bilir, M. Chatterjee, K.L. Ebi, Y.O. Estrada, R.C. Genova, B. Girma, E.S. Kissel, A.N. Levy, S. MacCracken, P.R. Mastrandrea, and L.L.White (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, pp. 485-533. Disponible en: http://ipcc-wg2.gov/AR5/images/uploads/WGIIAR5-Chap7_FINAL.pdf
[5] Assessment reports, working group II: Impacts, Adaptation and Vulnerability. 2001. Disponible en   http://www.ipcc.ch/ipccreports/tar/wg2/index.php?idp=353#941
[5] Assessment reports, working group II: Impacts, Adaptation and Vulnerability. 2001. Disponible en  http://www.ipcc.ch/ipccreports/tar/wg2/index.php?idp=358
[6] Thomas, C., Cameron, A., Green, R. et al. 2004. Nature 427: 145-148. Disponible en  http://www.rivm.nl/bibliotheek/digitaaldepot/20040108nature.pdf
[7] Climate Change 2007: Working Group I: The Physical Science Basis. Disponible en  http://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/ch7s7-3.html
  


¿Qué le sucede a una planta cuando tiene sed?

Por Lorena López-Galvis

Desde que inicie mi carrera de agronomía me interesé principalmente en explorar en detalle cómo se forma una planta, desde una célula hasta órganos completos, más que en la producción masiva de cultivos agrícolas. Ese interés se convirtió en mi enfoque profesional, cuando en mi experiencia de pasantía pude trabajar en campos de producción de frutas y allí vi que mi carrera me podía ofrecer también la oportunidad de entender como esa planta crecía y lo que necesitaba para su desarrollo. Aprender que cada especie tiene requerimientos nutricionales y ambientales particulares, así como entender que esos factores son primordiales para el manejo de los cultivos establecidos en ese ambiente, me permitió ver que así como hay lugares muy adecuados para la producción agrícola, también existen ambientes limitantes para la producción vegetal. Esto último me llevó a enfocar mi carrera hacia la investigación, y específicamente a trabajar en adaptación de plantas a ambientes secos o con baja disponibilidad de agua, lo que se conoce como tolerancia a estrés por sequía.

Aunque existen muchos factores abióticos que afectan negativamente la producción agrícola mundial (calor, frío, sequía, acidez de suelos, salinidad), y solo el 10% de la tierra arable del mundo está libre de estos problemas, es la sequía uno de los factores de mayor impacto económico, ya que afecta el 45% de las zonas agrícolas del mundo [1] y junto con los otros estreses abióticos puede reducir la productividad en un 50-70% [2].

Las plantas son capaces de adaptarse y responder a las condiciones fluctuantes del ambiente que les causan estrés, debido a que el ambiente influye en la expresión de genes de respuesta a dichos estreses y como consecuencia, las plantas ajustan sus patrones de desarrollo, fisiología y bioquímica. En el caso particular de la sequía, la respuesta adaptativa o de tolerancia de las plantas depende de la etapa de desarrollo en la que se encuentren dentro de su ciclo de vida. Las plantas pueden modificar sus respuestas de maneras diversas, por ejemplo pueden tratar de acortar su ciclo vegetativo y empezar a florecer con tal de garantizar el paso de sus genes a las nuevas generaciones; en otros casos pueden reducir su metabolismo al mínimo y esperar hasta el momento en que llegue la lluvia, para activar su ciclo reproductivo. A nivel fisiológico, las plantas pueden resguardar su agua interna evitando transpirar (proceso de pérdida de agua por los estomas o poros de las hojas) a expensas de reducir el intercambio de gases, su tasa fotosintética y su crecimiento. Adicionalmente, a nivel de mecanismos de desarrollo, hay plantas que al experimentar sequía desarrollan raíces largas y abundantes, con el fin de explorar capas muy profundas de suelo en búsqueda de agua.  

Desarrollo de raíces profundas

Las estrategias de mejoramiento de plantas para tolerar estrés por sequía son variadas y extensas. Dentro del programa de mejoramiento de frijol del Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT) se estableció una metodología de evaluación de líneas mejoradas de frijol teniendo en cuenta principalmente el desarrollo de raíces profundas en condiciones de sequía [3, 4]. Las líneas mejoradas de frijol que exhiben un mejor desarrollo radicular en el sistema de evaluación de sequía en cilindros bajo invernadero (Fig. 1), presentan también un buen desempeño y tolerancia a condiciones de sequía en campo. De alguna manera estos materiales toleran sequía por medio de un gran desarrollo de su parte radicular. Esta característica puede ser utilizada en el establecimiento de programas de fitomejoramiento y en la selección de las líneas que se cruzarán, con el fin de producir materiales de frijol aptos para el cultivo en zonas secas de África oriental y occidental, y en América Latina. En estas zonas, el frijol se cultiva por pequeños agricultores en condiciones mínimas de insumos y es un elemento fundamental de la dieta de estas poblaciones, ya que es una proteína económica que aporta calorías [5].

Fig. 1. Plantas de fríjol creciendo en cilindros plásticos para observar el desarrollo de raíces en un sistema de riego óptimo (A) y de sequía en el suelo (B). Las flechas indican la profundidad a la cual llegaron las raíces explorando el suelo.

Sin embargo, las plantas no solo alteran su anatomía y fisiología en respuesta a condiciones de estrés, también tienen mecanismos moleculares que regulan la expresión de genes para generar respuestas a estreses abióticos.  

Genes DREB como activadores de respuestas a estrés

Dentro de las estrategias genéticas para mejorar la tolerancia de los cultivos a la sequía existen muchos ejemplos de genes promisorios que se han investigado en plantas de cultivo de importancia económica (p.e. arroz, maíz, soya) y que por medio de ingeniería genética se han introducido en estas especies, en la búsqueda de producir variedades que puedan adaptarse a ambientes con déficit hídrico. Un ejemplo de este tipo de genes son los DREB (proteína de unión al elemento de respuesta a deshidratación, del inglés dehydratation-responsive element binding protein), los cuales se activan en respuesta a condiciones de deshidratación, frío y salinidad e inducen la expresión de un amplio set de genes de respuesta a estrés. Por medio de la transformación genética de plantas de arroz para la sobreexpresión (alta producción de transcrito) de los genes DREB1A y DREB1B se desarrollaron fenotipos con tolerancia a estrés de sequía, frío y salinidad. Se encontró también que estas plantas transgénicas acumulaban azúcares y prolina los cuales actúan como osmoprotectores en caso de estrés ya que pueden proteger a las células de perder excesivamente agua en condiciones de sequía, o de la cristalización de los fluidos celulares en caso de helada [6].

Ya que los azúcares se han definido como moléculas importantes en la respuesta a estreses, existe un azúcar formado por dos unidades de glucosa que ha sido estudiado por su capacidad de proteger a las células en condiciones de extrema deshidratación, este azúcar es conocido como trehalosa.
  
Trehalosa: un azúcar osmoprotector

Bioquímicamente los azucares (sucrosa, fructosa, glucosa, etc.) son las unidades energéticas de las células vegetales, son el alimento que permite el crecimiento y desarrollo de las plantas y son formados a partir de la fijación de la luz solar durante el proceso de la fotosíntesis. Las plantas tienen diferentes capacidades de acumular los distintos azucares que producen, pero hay uno en especial que ha sido estudiado por su función como osmoprotectante en la planta de resurrección Selaginella lepidophylla. Esta planta puede llegar a perder el 75% de su agua y reverdecer cuando el agua está disponible, este fenómeno se debe a la alta acumulación del azúcar trehalosa en la planta deshidratada -15% de su peso seco- (Fig. 2). La trehalosa es también la responsable de que las levaduras sigan vivas a pesar de estar en condiciones totalmente secas. Estas características de la trehalosa la hicieron uno de los objetivos de investigación de diversos grupos científicos en el mundo en búsqueda de plantas tolerantes a la sequía. De esta manera en tabaco, arroz, trigo y alfalfa, entre otros, se han introducido genes de levaduras y plantas involucrados en la síntesis de trehalosa teniendo resultados de cierta tolerancia a déficit hídrico que no estaban directamente asociados con la acumulación de trehalosa. Sin embargo, las plantas modificadas con estos genes presentaron defectos en su desarrollo, acumulación de otros azucares y otros fenotipos; lo que indica que los genes introducidos pueden alterar otros aspectos moleculares y no están restringidos a síntesis y función osmoprotectante de la trehalosa [7].
Fig.2 La planta de resurrección Selaginella lepidophylla también conocida como flor de Jericó, permanece viva en condiciones extremas de deshidratación (A) y reverdece luego de absorber agua (B).


La trehalosa es derivada de la glucosa, y aunque en plantas cultivables se ha encontrado que hay numerosos genes envueltos en esta cadena metabólica, la acumulación de trehalosa en plantas superiores es nula. Este hecho permitió plantear la pregunta de mi doctorado, ¿qué función cumplen todos esos genes en la planta si no están encargados de la producción y acumulación de trehalosa? Lo que se encontró es que estas proteínas pueden estar divergiendo hacia otras funciones en la planta que no son necesariamente la producción de trehalosa pero si el control del metabolito intermedio en su vía de síntesis conocido como Trehalosa-6-Fosfato (T6P), el cual es una señal del estatus energético de la planta [7]. La modificación de la expresión de los genes de síntesis de trehalosa en la planta modelo Arabidopsis thaliana, mostró un gran rango de fenotipos entre los cuales se encontraron fuertes interacciones de dichos genes con la vía de señalización de hormonas como el ácido abscísico (ABA) [8]. El ABA es importante en activar la respuesta a estrés, en caso de déficit hídrico la acumulación de ABA en la planta hace que se cierren los estomas para evitar perder el agua interna, sin embargo, esta respuesta no se ve en plantas en las que se ha suprimido un gen de síntesis de trehalosa (AtTPPG). En estas plantas modificadas tampoco se observó un cambio importante en la producción de trehalosa o de otros azucares sugiriendo que esta proteína podría estar jugando un papel más especifico en las respuestas a estrés por medio de ABA más que en el metabolismo de trehalosa [8].

En síntesis, durante mi carrera científica he podido explorar diferentes estrategias de investigación para entender los mecanismos tanto a nivel morfológico, fisiológico y genético de tolerancia a estrés por sequía. Sin embargo este es un tópico muy complejo que ha requerido el esfuerzo de investigadores en todo el mundo, y que últimamente ha generado la atención de la comunidad científica ya que los cambios climáticos y las irregularidades en la frecuencia de lluvias han afectado enormemente a los cultivos y agricultores del mundo.  

Referencias

[1] Flowers T.J., Yeo A.R. Breeding for salinity resistance in crop plants: Where next? Aust. J. Plant Physiol. 1995; 22:875–884.

[2] Mittler R. Abiotic stress, the field environment and stress combination. Trends Plant Sci. 2006; 11:15–19.

[3] López-Galvis, L. Evaluación de la tolerancia a la sequia en frijol común (Phaseolus vulgaris L.) en condiciones de invernadero. 2005. Tesis de pregrado en Ingeniería Agronómica. Universidad Nacional de Colombia.

[4] Polania, J. A.; Rao, I. M.; Beebe, S y García, R. 2009. Desarrollo y distribución de raíces bajo estrés por sequía en fríjol común (Phaseolus vulgaris L.) en un sistema de tubos con suelo. Agron. colomb. 27: 25-32.

[5] Rao, I.M. 2002. Role of physiology in improving crop adaptation to abiotic stresses in the tropics: The case of common bean and tropical forages. pp. 583-613. En: Pessarakli, M. (ed.). Handbook of plant and crop physiology. Marcel Dekker, New York, NY.

[6] Dehydration responsive element binding protein (DREB)1-type transcription factors in transgenic rice improve tolerance to drought, salt, and freezing. JIRCAS Research Highlights 2005.

[7] Paul, M., Primavesi, L., Jhurreea, D. y Zhang, Y. 2008. Trehalose metabolism and signaling. Annu Rev Plant Biol 59:417-441.

[8] Vandesteene L, López-Galvis L, Vanneste K, Feil R, Maere S, Lammens W, Rolland F, Lunn JE, Avonce N, Beeckman T y Van Dijck P. 2012. Expansive Evolution of the TREHALOSE-6-PHOSPHATE PHOSPHATASE Gene Family in Arabidopsis. Plant Phys 160(2):884-96.