Respuestas de las principales plantas alimentícias al cambio climático

Responses of major food crops to climate change

C.E.J. Palacios¹, M.S. Buckeridge², A. Salatino¹

¹ Laboratório de Fitoquímica, Departamento de Botânica. Instituto de Biociências, Universidade de São Paulo.

² Laboratório de Fisiologia Ecológica de Plantas, Departamento de Botânica. Instituto de Biociências, Universidade de São Paulo.

El cambio climático puede afectar el metabolismo y la fisiología de las plantas, causando posiblemente graves daños a la diversidad agrícola, la seguridad alimentaria y la salud humana. La caña de azúcar, el maíz, el trigo, el arroz, la yuca, la soya, la papa y el algodón son incluídos como principales cultivos [1]. En general, las plantas están influenciadas por factores bióticos y abióticos, y dependiendo de las condiciones del local puede generarse diversos tipos de estrés. Por consiguiente, el quinto informe del Grupo Intergubernamental de Cambio Climático (IPCC) refuerza los riesgos relacionados con el aumento observado del dióxido de carbono (CO₂) y los cambios en los padrones climáticos de precipitación y temperatura [2].

Las investigaciones sobre el efecto del cambio climático en los cultivos han sido realizadas en sistemas com aumento de CO₂ atmosférico, simulando condiciones climáticas que se esperarian a finales del siglo. Entre los sistemas comúnmente utilizados destacan: 1) cámaras abiertas (OTC’s), dentro de la cuales se controlan diversas condiciones de CO₂, temperatura y humedad, y 2) enriquecimiento libre de CO₂ (FACE), en la cual varios anillos entorno al cultivo liberan CO₂ y/o O₃, fluyendo de forma natural.

La fotosíntesis es el punto de inicio de las vías metabólicas primarias que conducen a la síntesis de carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos, sustancias esenciales para el crecimiento y desarrollo de las plantas. Despues, los esqueletos de carbono del metabolismo primario son utilizados como precursores para la síntesis de una amplia variedad de moléculas orgánicas denominadas metabolitos secundarios, muchas de las cuales desempeñan funciones de defensa natural contra las agresiones de los ambientes abiótico y biótico.

Numerosos estudios investigan las respuestas de las plantas al elevado CO₂ atmosférico. Esas respuestas pueden ser diferentes y dependerá del tipo de fijación del carbono. Respuestas observadas como aumento de la biomasa, la eficiencia del uso del agua, la reducción del ciclo de crecimiento, la asimilación y el transporte de fotoasimilados son parámetros que afectan la composición y la calidad del cultivo. Adicionalmente, estudios de metanálisis describen la reducción de proteínas, zinc y hierro en trigo, arroz, frijoles, soja, maíz y sorgo [3]. De otra forma, similares respuestas fueron observadas en papa y trigo [4]. Por otro lado, los contenidos de carbohidratos estructurales (celulosa, hemicelulosa) y no estructurales (almidón, glucosa, fructosa y sacarosa) pueden aumentar. En otro estudio fue demostrado aumento del contenido de rafinosa en soya [5]. Granos maduros con alto contenido de carbohidratos de la familia rafinosa por un lado son indeseables, porque causan flatulencia y molestias abdominales y por otro lado tienen efectos positivos, al promover el crecimiento de bacterias (bifidobacterianas), que son beneficiosas para el organismo humano. Se han publicado datos discrepantes sobre el contenido de lípidos y los ácidos grasos [5]. La calidad del lípido o aceite (grasa) depende de la composición y de la proporción relativa de ácidos grasos.

Estudios recientes estan tratando otros factores de forma acoplada, como aumento de temperatura y estrés hídrico, aumento de temperatura y aumento de CO₂ o aumento de temperatura, aumento de CO₂ y estrés hídrico.  Las respuestas de los cultivos a los efectos combinados de dos o más factores pueden revelar casos de aumento o mitigación, en relación a las respuestas a los mismos factores actuando aisladamente. Para esas respuestas, la relevancia de las investigaciones bioquímicas combinadas a los enfoques de la biología molecular deben ser enfatizadas.

Descriptores: carbohidrato, cambio climático, CO₂, lípidos, proteínas