Las malas hierbas parásitas son unos enemigos implacables que se alimentan de los cultivos, robando nutrientes y devastando cosechas. Sin embargo, un grupo de científicos de la Universidad de California, Riverside (UCR) ha propuesto una estrategia innovadora que podría permitir a los agricultores engañar a estas invasoras para que se autodestruyan.
En regiones de África subsahariana y partes de Asia, donde ya se enfrenta a la inseguridad alimentaria, campos enteros de cultivos básicos como el arroz y el sorgo pueden perderse debido a la acción de estas malas hierbas que extraen nutrientes antes de que las plantas puedan crecer. Los agricultores han luchado durante años contra estos parásitos con pocas herramientas eficaces, pero la investigación de UCR podría ofrecer un nuevo enfoque al aprovechar la biología de las propias hierbas.
Estrategia basada en hormonas vegetales
La clave de esta estrategia se detalla en un estudio publicado en la revista Science y se centra en una clase de hormonas conocidas como estrigolactonas. Estas sustancias químicas, que desempeñan un doble papel en las plantas, son responsables de regular el crecimiento interno y la respuesta a estrés, como la falta de agua. Sin embargo, también actúan de manera inusual para las hormonas vegetales al ser exudadas al exterior.
Según el biólogo vegetal David Nelson, coautor del estudio, «la mayoría de las hormonas vegetales no se exudan; no se irradian al exterior. Pero estas sí lo hacen». Las plantas utilizan las estrigolactonas para atraer hongos del suelo que tienen una relación beneficiosa con las raíces. Desafortunadamente para los agricultores, las malas hierbas parásitas han aprendido a aprovechar estas señales de estrigolactona, utilizándolas como una invitación para invadir.
Una vez que las malas hierbas detectan la presencia de estrigolactonas, germinan y se adhieren a las raíces de los cultivos, drenándolos de nutrientes esenciales. Nelson explica que «estas malas hierbas están esperando una señal para despertarse. Podemos darles esa señal en el momento equivocado, cuando no hay alimento para ellas, para que broten y mueran». Esta técnica se asemeja a activar un interruptor en su contra, alentándolas a «cometer suicidio».
Para comprender la producción de estrigolactonas, el equipo de investigación, liderado por Yanran Li, desarrolló un sistema innovador utilizando bacterias y levaduras. Al ingenierizar células de E. coli y levaduras para funcionar como pequeñas fábricas químicas, lograron recrear los pasos biológicos necesarios para producir estas hormonas. Este avance permite a los investigadores estudiar la síntesis de estrigolactonas en un entorno controlado y potencialmente producir grandes cantidades de estas valiosas sustancias químicas.
Además, los investigadores estudiaron las enzimas responsables de la producción de estrigolactonas, identificando un punto crítico en el metabolismo que podría haber sido crucial en la evolución de estas hormonas, pasando de ser reguladores internos a señales externas.
Más allá de la agricultura, las estrigolactonas también presentan promesas para aplicaciones médicas y medioambientales. Algunos estudios sugieren que podrían utilizarse como agentes anti-cancerígenos o antivirales, y existe interés en su posible papel en la lucha contra la enfermedad de greening de los cítricos, que está causando daños a gran escala en los cultivos de cítricos en Florida.
Aún existen interrogantes sobre la efectividad de esta estrategia de «suicidio» de las malas hierbas en campos reales. Nelson señala que «estamos probando si podemos afinar la señal química para que sea aún más efectiva». Si esto se logra, podría representar un cambio radical para los agricultores que luchan contra estas invasoras.
La investigación fue liderada por la distinguida profesora y genetista de UCR, Julia Bailey-Serres.
