Identifiquen estratègies diferents d'adaptació als sòls salins en poblacions veïnes d'una mateixa espècie vegetal
Investigadores de la Facultat de Biociències han identificat dues respostes adaptatives divergents davant de l’alta salinitat del sòl en les poblacions d’una mateixa espècie silvestre present a la costa de Catalunya, Brassica fruticulosa, i han determinat els gens que hi estan implicats. L’estudi ajudarà a investigar com es pot millorar la resiliència d’espècies agrícoles de la mateixa família vegetal, com la colza o la mostassa, davant d’un factor d’estrès d’importància global com és la salinització dels sòls.
L’estudi s’ha publicat a la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) i el signen les investigadores de la Unitat de Fisiologia Vegetal de la UAB Sílvia Busoms, Glòria Escolà i Charlotte Poschenrieder, juntament amb investigadors de la Universitat de Nottingham (Regne Unit), del Max Planck Institute for Biology (Alemanya) i de la Universitat Carolina de Praga (Txèquia).
Al llarg dels últims anys, les investigadores de la UAB, en estreta col·laboració amb membres de la Universitat de Nottingham, han desenvolupat un model d’estudi al llarg de la costa catalana per comprendre la interacció entre factors ambientals com la salinitat i l’adaptació de poblacions silvestres de la família de les brassicàcies. Han desenvolupat diversos estudis centrats en poblacions d’Arabidopsis thaliana, un organisme model per a la recerca biològica, però en aquest cas s’han centrat en Brassica fruticulosa, una espècie més propera genèticament i morfològicament a brassicàcies cultivables com la colza (Brassica napus) i la mostassa (Sinapis alba).
La recerca que han publicat ara els ha permès demostrar que a Catalunya les poblacions costaneres de B. fruticulosa utilitzen dues estratègies diferents per tolerar la salinitat dels sòls: les del nord (regió del cap de Creus) són capaces d’excloure el sodi a través de les arrels i evitar així que s’acumuli a la part aèria i els causi danys; les del centre, en canvi, transporten el sodi fins a les fulles, però utilitzen mecanismes eficients d’ajust osmòtic i compartimentació que els permeten tolerar altes concentracions d’aquest compost.
El fet que dues poblacions d’una mateixa espècie vegetal tan properes geogràficament hagin evolucionat de manera diferent davant d’un mateix estrès ambiental ha sorprès les investigadores. «En general, en tots els organismes s’espera que les espècies que s’han adaptat a unes condicions ambientals similars evolucionin de manera semblant. En el nostre cas, però, tot i que en els hàbitats costaners de la costa catalana la salinitat del sòl es pugui considerar l’agent selectiu principal, hi ha d’haver altres factors que hagin alterat el procés evolutiu recent d’aquesta brassicàcia», assenyala Sílvia Busoms. Aquesta divergència en poblacions vegetals tan properes s’ha descrit molt rarament, no tant perquè sigui una excepció sinó perquè en molts casos els estudis s’han fet a macroescala.
La tramuntana pot explicar la divergència
En el seu treball, les investigadores van estudiar en detall les característiques dels sòls i la climatologia del conjunt de poblacions de cada regió, i l’únic paràmetre que va presentar diferències significatives fou l’evapotranspiració, més alta al nord degut al vent de tramuntana que hi bufa habitualment. «Quan hi ha una alta evapotranspiració, les plantes absorbeixen més aigua i al mateix temps més sodi, si no tenen mecanismes per excloure’l. Per tant, les estratègies utilitzades per les plantes del centre poden ser insuficients en les condicions de la costa nord. En l’estudi fem la hipòtesi que, tot i tractar-se de poblacions veïnes, les B. fruticulosa del nord han evolucionat de manera diferent per tal de poder tolerar alts nivells de salinitat en ambients amb elevada evapotranspiració», explica Charlotte Poschenrieder.
Per caracteritzar la base genòmica de les dues estratègies adaptatives identificades, les investigadores van crear en primer lloc el genoma de referència de B. fruticulosa, fet que contribuirà a l’ampliació del catàleg de genomes de referència de les espècies eucariotes que viuen als territoris de parla catalana (dins de l’Earth Biogenome Project) i permetrà noves recerques amb aquesta espècie. Seguidament, la seqüenciació de 18 poblacions i les anàlisis genòmiques i transcriptòmiques posteriors van permetre validar les dues estratègies i proposar gens candidats implicats en els mecanismes de tolerància a la salinitat.
La salinitat és una amenaça creixent per als sòls agrícoles del planeta, i les seves conseqüències són més grans quan afecta sòls empobrits com els de la conca del Mediterrani. Comprendre millor els mecanismes de tolerància a la salinitat que utilitzen les plantes que hi viuen i s’han adaptat a aquestes condicions és fonamental per millorar la resiliència de cultivars que s’han d’adaptar a les noves inclemències ambientals. «Aquest treball, doncs, estableix B. fruticulosa com una font prometedora d’al·lels desitjables, i la diversitat poblacional present a Catalunya com un model poderós per a l’estudi de les adaptacions a sòls salins», conclouen les investigadores.
Article de referència: Sílvia Busoms, Ana C. da Silva, Glòria Escolà, ... and Levi Yant. «Local cryptic diversity in salinity adaptation mechanisms in the wild outcrossing Brassica fruticulosa». September 24, 2024. Proc Natl Acad Sci. https://doi.org/10.1073/pnas.2407821121