El aumento de CO2 en la atmósfera conduce a una degradación de la composición mineral de las plantas. Esta disminución de minerales, que afecta principalmente a los niveles de nitrógeno y proteínas, pero también a microelementos esenciales como el hierro, representa una amenaza significativa para la seguridad alimentaria mundial en las próximas décadas. Una revisión publicada en la revista Trends in Plant Science describe los mecanismos moleculares y fisiológicos que explican cómo el cambio climático influye negativamente en la nutrición mineral de las plantas y cuáles son las soluciones para remediarlo.
Los sistemas de absorción y asimilación de nitratos en las plantas están desregulados en condiciones de crecimiento con alto contenido de CO2 atmosférico, lo que puede conducir a una disminución en el contenido de N de las plantas. Los mecanismos de señalización y regulación asociados con este efecto negativo siguen siendo en gran parte desconocidos.
© O. Cassan y A. Martín
A través del aumento de los niveles atmosféricos de CO2, el cambio climático tiene efectos contrastantes en la biología de las plantas. Por un lado, el aumento de los niveles de CO2 atmosférico estimula la fotosíntesis (Fotosíntesis (del griego φῶς phōs, luz y…) y el crecimiento de las plantas y por lo tanto aumenta la biomasa (En ecología, la biomasa es la cantidad total de materia (masa) de todas las especies …) y la producción vegetal, lo que es favorable ante el aumento de la población y la demanda de alimentos. Por otro lado, el aumento de los niveles de CO2 en la atmósfera provoca una disminución de las concentraciones de minerales en la mayoría de las plantas, los llamados metabolizadores ( El metabolismo es el conjunto de transformaciones moleculares y energéticas…) C3, incluyendo las principales plantas cultivadas como el trigo («Trigo» es un término genérico que designa a varias…), el arroz (El arroz es un cereal de la familia Poaceae o Gramineae , cultivada…) o incluso tomate (El tomate (Solanum lycopersicum L.) es una especie de planta herbácea de la familia de…).
Este efecto negativo afecta principalmente a las cantidades de proteínas (reflejando un efecto sobre el contenido de nitrógeno) y al contenido de microelementos esenciales como el hierro (El hierro es un elemento químico, de símbolo Fe y número atómico 26. Es el…) o zinc (Zinc (pronunciación /zɛ̃k/ o /zɛ̃ɡ/) es un elemento…). Esta alteración de la composición mineral de las plantas es muy dañina ya que aumentará el riesgo de desnutrición (Desnutrición designa un estado patológico causado por la carencia o…), en particular en los países (País proviene del latín pagus que designaba a un subdivisión territorial y tribal de extensión…) donde los aportes en proteínas y minerales provenientes de los productos vegetales son esenciales.
Varios mecanismos pueden explicar cómo el aumento del CO2 atmosférico modifica la composición mineral de las plantas. En particular, muchos estudios ahora muestran que el CO2 alto tiene un efecto directo sobre los mecanismos de nutrición mineral en las plantas, y en particular sobre la absorción y asimilación de nitrato, que representa la principal forma mineral de nitrógeno (el nitrógeno es un elemento químico del familia de pnictógenos, símbolo N y …) utilizados por las plantas. Esto se ilustra en particular por la desregulación de la expresión de los principales genes para el transporte (Transporte es el hecho de llevar algo, o alguien, de un lugar a otro, la mayor parte…) de nitrato, o por la disminución de la actividad ( El término actividad puede designar una profesión.) de enzimas clave para asimilar el nitrato en forma de aminoácidos.
Los mecanismos moleculares que subyacen al vínculo directo entre la regulación de la nutrición mineral y la elevación del CO2 atmosférico apenas comienzan a comprenderse. Por otro lado, ya se están barajando varias vías (ORES, el Operador de la Red de Gas y Electricidad es el operador de…) y ya se contemplan para lograr el mantenimiento de un alto valor nutricional en las plantas en respuesta al cambio climático. Por un lado, los enfoques biotecnológicos que utilizan directamente los conocimientos actuales sobre los vínculos entre la asimilación de CO2 y la nutrición mineral parecen prometedores.
Por otro lado, varios estudios muestran que este efecto negativo del alto CO2 es muy variable (En matemáticas y en lógica, una variable se representa con un símbolo. Es…) en las poblaciones naturales de plantas silvestres o en las colecciones de plantas cultivadas. Esto sugiere que sería posible aprovechar la variación genética natural (Genética (del griego genno γεννώ = dar a luz) es…) de las plantas para identificar rápidamente plantas cuya composición mineral no se ve afectada negativamente por las altas concentraciones de CO2 y caracterizar los mecanismos subyacentes que permiten esta resiliencia de las plantas frente al cambio climático.
Para saber más:
El declive de la nutrición mineral de las plantas bajo el aumento del CO2: aspectos fisiológicos y moleculares de un mal negocio
Alain Gojon, Océane Cassan, Lien Bach, Laurence Lejay y Antoine Martin.
Tendencias en ciencia vegetal, 03 de noviembre de 2022 DOI: https://doi.org/10.1016/j.tplants.2022.09.002
Laboratorio:
Instituto de Ciencias Vegetales de Montpellier – IPSiM (CNRS/Universidad de Montpellier/INRAE/Institut Agro)
2 Plaza Viala. 34060 Montpellier Cedex 2.
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