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Un equipo de investigadores del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) identificó un mecanismo molecular que regula la forma en que las plantas de tomate responden a la competencia por la luz, un descubrimiento que podría convertirse en una herramienta estratégica para desarrollar variedades con mayor rendimiento. El estudio determinó que la proteína SlBBX20 cumple un papel central en la adaptación de los cultivos a situaciones de sombreado, permitiendo optimizar la fotosíntesis, el crecimiento y la formación de frutos, aspectos determinantes para mejorar la productividad en sistemas intensivos.
El trabajo fue realizado por especialistas del Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura (IFEVA, CONICET-UBA) y aporta nuevos conocimientos sobre los mecanismos biológicos que intervienen cuando las plantas crecen a altas densidades, una condición habitual en numerosos esquemas de producción hortícola.
Los investigadores consideran que este hallazgo podría convertirse en la base para futuros programas de mejoramiento genético, orientados a obtener cultivos capaces de aprovechar de manera más eficiente la energía solar y transformar esa ventaja en una mayor producción de tomates.
En los sistemas de producción intensiva es habitual que las plantas se desarrollen muy próximas entre sí.
Esa cercanía provoca que las hojas comiencen a sombrearse mutuamente, reduciendo la cantidad de radiación que cada ejemplar recibe para realizar la fotosíntesis.
Frente a esa situación, las plantas activan distintos mecanismos fisiológicos que buscan aumentar la captación de luz y sostener el crecimiento.
El estudio permitió identificar que el gen SlBBX20 actúa como un regulador capaz de detectar esa competencia lumínica y coordinar una serie de respuestas biológicas destinadas a mejorar el desempeño del cultivo.
Entre esas respuestas se encuentran modificaciones en la arquitectura de la planta, cambios en la actividad fotosintética y ajustes en el desarrollo reproductivo que terminan influyendo directamente sobre el rendimiento.
El investigador del CONICET y director del estudio, Javier Botto, explicó el alcance del descubrimiento."ajuste su rendimiento en respuesta a la sombra", explicó Javier Botto al describir el funcionamiento de este mecanismo biológico.
El científico destacó además que el gen identificado representa un potencial objetivo para futuros desarrollos biotecnológicos destinados al mejoramiento de variedades comerciales.
Los investigadores comprobaron que SlBBX20 contiene la información necesaria para producir una proteína que participa en diversos procesos fisiológicos de la planta.
Su acción no se limita únicamente al crecimiento del tallo cuando existe competencia por la luz.
También interviene sobre la regulación hormonal, la eficiencia de la fotosíntesis y la formación de frutos.
En conjunto, estos procesos determinan la capacidad de la planta para transformar la energía captada en biomasa y posteriormente en producción.
La correcta expresión del gen favorece un mejor aprovechamiento de los recursos disponibles y contribuye a sostener el rendimiento aun en ambientes donde la radiación resulta limitada.
Para comprender la función específica de SlBBX20, el equipo realizó una serie de ensayos comparando plantas normales con otras en las que la expresión del gen había sido bloqueada.
Los experimentos se desarrollaron tanto en cámaras de crecimiento como en invernaderos.
Los ejemplares fueron sometidos a distintas condiciones de sombreado mediante sistemas de iluminación artificial, filtros específicos y mayores densidades de cultivo.
El objetivo consistió en reproducir escenarios similares a los que enfrentan los cultivos comerciales cuando las plantas compiten por la luz.
Los resultados mostraron diferencias muy marcadas entre ambos grupos.
El ingeniero agrónomo y becario doctoral del CONICET, Mariano Mejía, describió los efectos observados."Además, al no poder regular correctamente sus procesos biológicos en respuesta a la luz, las plantas sin esta proteína hacen menos fotosíntesis, porque tienen y abren menos sus poros estomáticos, por donde entra el dióxido de carbono (CO2) a la planta y sale vapor de agua al ambiente y, como consecuencia directa producen menos frutos", explicó Mariano Mejía.
Las plantas modificadas perdieron casi por completo su capacidad para adaptarse a la reducción de luz y presentaron una disminución significativa tanto en la cantidad de frutos producidos como en el peso alcanzado por cada tomate.
El estudio también reveló que el bloqueo del gen provocó una disminución de las auxinas, hormonas fundamentales para regular el crecimiento vegetal.
Al mismo tiempo, los investigadores observaron una reducción en la producción de pigmentos capaces de proteger a la planta frente a niveles elevados de radiación.
Esa combinación de alteraciones afectó distintos procesos fisiológicos y terminó repercutiendo sobre el rendimiento final del cultivo.
La investigación permitió demostrar que la regulación genética de la respuesta a la sombra involucra simultáneamente mecanismos hormonales, fotosintéticos y reproductivos.
Otro de los aportes del trabajo estuvo relacionado con el papel de SlBBX20 en la producción de antocianinas, pigmentos naturales responsables de las tonalidades azuladas y violáceas presentes en distintos órganos de las plantas.
El doctor en Ciencias Agropecuarias y becario posdoctoral del CONICET, Gabriel Gomez Ocampo, explicó el funcionamiento de este mecanismo."mejora la expresión de los genes de biosíntesis de pigmentos conocidos como antocianinas que les dan los tonos violetas/azulados a hojas, tallos y frutos. Estos pigmentos naturales actúan como ‘protector solar' y antioxidantes para la planta, reduciendo los efectos inhibitorios por alta intensidad de luz sobre la fotosíntesis", señaló Gabriel Gomez Ocampo.
El investigador agregó que esa protección permite mejorar el aprovechamiento de la radiación disponible y favorecer la producción de carbohidratos esenciales para el crecimiento."Esto es beneficioso porque permite a la planta cosechar más luz y sintetizar más carbohidratos esenciales para su crecimiento que redunda en una mayor producción de tomates en ambientes abiertos y luminosos", añadió.
Los resultados obtenidos muestran que la respuesta de las plantas frente a la competencia por la luz depende de una compleja interacción entre percepción lumínica, regulación hormonal, intercambio gaseoso, producción de pigmentos y formación de frutos.
Comprender cómo funciona ese mecanismo abre nuevas posibilidades para seleccionar materiales genéticos con mayor eficiencia fotosintética y mejor capacidad para transformar la energía captada en producción.
El director del trabajo destacó el alcance que podría tener esta línea de investigación para la horticultura."el hallazgo del rol de este gen permitiría desarrollar cultivos de tomate que maximicen el uso de los carbohidratos fotosintetizadores para producir más frutos", concluyó Javier Botto.
Además de su aplicación en el tomate, los investigadores consideran que este conocimiento podría servir como punto de partida para estudiar mecanismos similares en otras especies agrícolas, contribuyendo al desarrollo de cultivos más eficientes frente a los desafíos productivos que plantea la agricultura moderna.
