«El café nos va a quitar el sueño», así se titulaba un artículo de un periódico nacional hace unos meses, que, además de constatar una caída de la producción de café del 23 % en países como Brasil o Vietnam, evidenciaba la preocupación de la industria cafetera mundial por el cambio climático (CC) -se toman 22 millones de tazas diarias en España y el consumo mundial ha aumentado un 5,2 %-. Quizás el café, del que depende una gran parte de la población mundial, y también económicamente muchos países, no sea el único producto agrícola afectado por el CC. El cacao (¡preparaos los adictos al chocolate!), el trigo, el maíz, el arroz, el plátano o las viñas son otros cultivos importantes cuya producción se ha visto afectada por el CC. En los últimos años, según el último informe del IPCC -Panel Intergubernamental en Cambio Climático- el CC se ha asociado a las altas o bajas temperaturas, a la sequía, las lluvias extremas, las inundaciones y las plagas. Además, han desaparecido las transiciones entre las estaciones climáticas tal y como las conocíamos. Parece evidente, que los combustibles fósiles y la acción humana son las principales causas de la emisión de gases de efecto invernadero lo que ha provocado un calentamiento global, y en los últimos años las plantas se han enfrentado a condiciones ambientales fluctuantes que han afectado a su desarrollo y crecimiento. Algunos organismos internacionales prevén que el rendimiento agrícola se reduzca un 30 % en los próximos 25 años. Esta situación genera inquietud, ya que afecta a la alimentación mundial y provoca un aumento de los precios.
Numerosos estudios han sido dedicados a comprender los efectos que ejercen los factores ambientales adversos sobre las plantas con el objeto de encontrar y aportar soluciones eficientes que eviten las pérdidas de producción de los cultivos.
En este dosier, José Ángel Mercado y Sara Posé de la Universidad de Málaga, en su artículo «El impacto del cambio climático sobre la producción agrícola», describen las consecuencias que el CC puede tener sobre la producción agrícola e identifican los efectos de los distintos estreses sobre el desarrollo de las plantas y las distintas respuestas para su supervivencia. Son fundamentales las especies reactivas de oxígeno (ROS, por sus siglas en inglés), el ABA, la regulación de genes y factores de transcripción específicos, entre otros. Como expertos exponen un ejemplo real de cómo afecta el CC a la producción de fresas en España y, a la economía agrícola andaluza.
Los seres vivos les debemos nuestra supervivencia a las plantas, ya que gracias a la fotosíntesis proporcionan oxígeno, alimentos y materia prima para la industria. Inevitablemente, el CC altera la fotosíntesis, el metabolismo y el crecimiento de las plantas. A lo largo de su evolución, las plantas han desarrollado distintos niveles de adaptación al entorno que les rodea, incluyendo cambios fisiológicos, anatómicos, metabólicos y moleculares. En su artículo «Cómo las plantas protegen su actividad fotosintética frente a las condiciones adversas: estrategias moleculares y fisiológicas», Antonio J. Serrato, de la Estación Experimental del Zaidin, CSIC, detalla los distintos mecanismos adaptativos desarrollados por las plantas entre los que se encuentran las modificaciones post traduccionales (PTM, por sus siglas en inglés) de las proteínas, el aumento del número de los estomas y su distinta distribución, los mecanismos bioquímicos de protección del aparato fotosintético y la optimización de la fijación del CO2 en las plantas C4 o CAM sometidas a altas temperaturas.
En el núcleo de las células vegetales se encuentra el ADN que controla la mayoría de los procesos que ocurren en las plantas en el que las histonas juegan un papel esencial. Las modificaciones epigenéticas son las que de forma específica controlan la expresión de los genes en función de las distintas etapas de desarrollo de la planta, de sus necesidades o de las respuestas a variaciones ambientales. En el artículo «Regulación epigenética de la expresión génica durante el desarrollo de la planta y en la respuesta al ambiente», Myriam Calonje del Instituto de Biología Vegetal y Fotosíntesis (IBVF), CSIC-Universidad de Sevilla, desarrolla una interesante revisión sobre el papel sutil de las modificaciones epigenéticas en la capacidad de las plantas para resistir a los entornos ambientales adversos. Las metilaciones, ubiquitinaciones, fosforilaciones o acetilaciones del ADN o de las histonas son las principales responsables de las respuestas específicas de la expresión de los genes a las necesidades de la planta. Las actuaciones puestas en marcha en numerosos países basadas en los conocimientos desarrollados por la investigación favorecen la aparición de nuevas estrategias esperanzadoras. Estas estrategias se basan en la biología química para adaptar mejor los cultivos a las condiciones climáticas extremas, y promover soluciones innovadoras frente a los desafíos del CC y la producción de alimentos. Para ello, Jorge Lozano-Juste y Carla Donderis-Fagoaga, del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP), UPV-CSIC, de Valencia, presentan en su artículo «Descubrimiento de fármacos para incrementar la tolerancia a la sequía en la agricultura» algunas estrategias novedosas basadas en la generación de fármacos sintéticos agonistas de los receptores de ABA, para afrontar los retos medioambientales y aumentar la resiliencia de las plantas a la sequía.
