A medida que las temperaturas globales continúan en ascenso, las olas de calor extremo representan una amenaza significativa para la productividad agrícola. Estudios recientes estiman que por cada aumento de 1°C respecto a los niveles preindustriales, los rendimientos de los cultivos disminuyen aproximadamente entre un 6 y un 8%. La capacidad de las plantas para soportar el estrés térmico se vuelve, por tanto, crucial para garantizar la seguridad alimentaria, aunque los mecanismos moleculares subyacentes han permanecido en gran medida elusivos.
Mecanismos de adaptación en plantas de tomate
Un estudio reciente liderado por el equipo del profesor Xu Cao en el Instituto de Genética y Biología del Desarrollo de la Academia China de Ciencias, ha arrojado luz sobre una estrategia adaptativa que podría ser clave para el desarrollo de variedades de cultivos resilientes al calor en un contexto de cambio climático creciente. Este trabajo revela un mecanismo novedoso por el cual las plantas de tomate mitigan activamente el estrés térmico y estabilizan su rendimiento a través del reprogramado desarrollo de células madre del meristemo apical de los brotes.
Las células madre en el meristemo apical de los brotes (SAM) son esenciales para la morfogénesis aérea, el proceso por el cual las plantas desarrollan sus estructuras aéreas, y afectan directamente el rendimiento de los cultivos. Sin embargo, el estrés térmico puede provocar una diferenciación anormal o incluso necrosis de estas células madre, lo que resulta en defectos de desarrollo, mortalidad de las plantas y pérdidas de rendimiento significativas. Comprender cómo las células madre del SAM se adaptan al estrés térmico es, por tanto, fundamental para avanzar en las técnicas de cultivo y en la cría de variedades de cultivos más resistentes.
En su investigación, el equipo del profesor Xu Cao identificó un mecanismo clave de adaptación molecular en las plantas de tomate. Bajo estrés térmico, se acumulan especies reactivas de oxígeno (ROS) que promueven la separación de fase del repressor floral Terminating Flower (TMF). Esta modificación prolonga la represión transcripcional de los genes de identidad floral por los condensados de TMF, reprogramando efectivamente el desarrollo del SAM. Al retrasar la maduración de los brotes, la planta extiende su crecimiento vegetativo, permitiéndole evitar transiciones reproductivas prematuras en condiciones adversas.
Durante las primeras etapas de crecimiento vegetativo, las plantas de tomate pueden entrar en un estado parecido a la dormancia en respuesta al estrés térmico, suspendiendo temporalmente su programa de maduración. Una vez que las temperaturas se normalizan, el desarrollo se reanuda, asegurando rendimientos estables. Esta suspensión estratégica ha demostrado prevenir entre el 34% y el 63% de las pérdidas de rendimiento en la primera traza de frutos, lo que subraya su papel significativo en la resiliencia al calor.
El estudio sugiere que este mecanismo de apuesta hedónica controlado por redox funciona como una estrategia de supervivencia para plantas sésiles, permitiéndoles retrasar la floración durante condiciones adversas mientras aseguran el éxito reproductivo una vez que las tensiones ambientales disminuyen. Los investigadores enfatizan que este descubrimiento proporciona un nuevo marco conceptual para el desarrollo de cultivos inteligentes en cuanto al clima, con una estabilidad de rendimiento que responde al entorno. Los conocimientos mecánicos identificados en este estudio podrían guiar los esfuerzos de cría de precisión orientados a mejorar la productividad agrícola en un clima cambiante.
Más información:
Xiaozhen Huang et al. ROS Burst Prolongs Transcriptional Condensation to Slow Shoot Apical Meristem Maturation and Achieve Heat-Stress Resilience in Tomato, Developmental Cell (2025). DOI: 10.1016/j.devcel.2025.03.007. www.cell.com/developmental-cel … 1534-5807(25)00154-6
