Alteraciones fisiológicas de las plantas en respuesta al cambio climático en curso

Abstract

La biofertilización con rizobios (Rizobium. leguminosarum) puede sustituir potencialmente a la fertilización química de las plantas de judía dando lugar a prácticas agrícolas más respetuosas con el medio ambiente. Por lo tanto, la presencia de leguminosas en los sistemas agrícolas disminuye la necesidad de fertilizantes químicos, proporcionando beneficios económicos y medioambientales. En este trabajo persigue analizar a nivel fisiológico y metabólico, el efecto de una atmósfera enriquecida con CO2 en plantas de judía que han sido inoculadas con R. leguminosarum. Se comprobó que esta simbiosis promueve el crecimiento de la planta y favorece una mayor síntesis de pigmentos fotosintéticos. Las plantas noduladas (N) en condiciones de eCO2 presentaron una mayor concentración de compuestos de carbono en sus hojas, en comparación con las plantas no noduladas (NN). A eCO2, la nodulación de judías con R. leguminosarum disminuyó la relación C/N en comparación con las plantas NN, y también disminuyó el contenido de H2O2 y aumentó la actividad de enzimas antioxidantes. Estos resultados sugieren que la simbiosis de la judía con R. leguminosarum mejora la absorción de nitrógeno y disminuye el estrés oxidativo de la planta, proporcionado un mejor sistema de defensa contra las condiciones de eCO2. Nuestros resultados confirman que la capacidad de aumentar la fuerza sumidero de los nódulos es un mecanismo importante que permite a las leguminosas maximizar la fijación de carbono y N2 en una futura atmósfera con alto contenido de CO2. Sin embargo, es necesario seguir investigando en dicha simbiosis para mejorar la eficiencia y el rendimiento del uso de los recursos de los cultivos, así como para desarrollar estrategias que mejoren la respuesta del rendimiento de las leguminosas al eCO2, especialmente debido al escenario de cambio climático en el que se prevé un gran aumento de la concentración atmosférica de CO2. Por otro lado, la biofertilización con R. irregularis también puede sustituir potencialmente a la fertilización química en girasol (Helianthus annuus L.), promoviendo prácticas agrícolas más sostenibles. Por ello, en este trabajo también persigue analizar a nivel fisiológico, metabólico y proteómico, el efecto de la biofertilización (micorrización) en plantas de girasol (H. annuus L.) cultivadas en una atmósfera enriquecida en CO2 (eCO2). Se encontró que esta colonización promueve el crecimiento de las plantas debido a un mayor contenido de nutrientes (P, K, Mg y B), lo que favorece una mayor síntesis de pigmentos fotosintéticos. Las plantas biofertilizadas (M) en condiciones de eCO2 presentaron una mayor concentración de compuestos de carbono en sus hojas, en comparación con las plantas no biofertilizadas en condiciones de eCO2 (NM). La biofertilización (M) de plantas de girasol con R. irregularis disminuyó la relación C/N en comparación con las plantas NM, además de disminuir el contenido de peróxido de hidrógeno y aumentar la actividad de las enzimas antioxidantes (catalasa y APX). Estos resultados sugieren que la simbiosis de girasol con R. irregularis mejora la absorción de nitrógeno, a la vez que disminuye el estrés oxidativo de la planta. Esto es relevante para escenarios futuros en los que se espera que aumenten las concentraciones atmosféricas de CO2. Así, en el análisis proteómico realizado se identificaron en las plantas cultivadas a eCO2 y micorrizadas, proteínas relacionadas con metabolismo de los lípidos, procesos de transcripción y traducción, proteínas relacionadas con pared celular y metabolismo de los carbohidratos, proteínas relacionadas con mecanismos de defensa y estrés, proteínas relacionadas con reacciones luminosas fotosintéticas, organización del ADN y cromatina y reparación de ADN, y proteínas metabolismos secundarios. Esto indica que en eCO2, la micorrización afecta a la síntesis de proteínas para introducir modificaciones que pueden ayudar a la planta a combatir el impacto negativo del estrés por eCO2.