Científicos desvelan etapas del desarrollo de la caña de azúcar

La capacidad de la caña de azúcar de acumular altos niveles de biomasa y sacarosa en el culmo –el tallo− en el transcurso de su desarrollo la convirtió en la planta a más empleada para la obtención de azúcar y en la segunda materia prima para la producción de etanol en el mundo.

Ya se sabía que la acu­mu­lación de bio­masa y de sac­arosa en esta plan­ta está rela­ciona­da con la uti­lización de metaboli­tos tales como los hidratos de car­bono no estruc­turales (NSCs), pro­duci­dos durante el diario pro­ce­so de foto­sín­te­sis. Pero no esta­ba claro de qué man­era influyen las condi­ciones ambi­en­tales y los esta­dios de desar­rol­lo de la caña sobre la pro­duc­ción de NSCs, y sus efec­tos sobre el crec­imien­to de la plan­ta.

Un estu­dio real­iza­do en Brasil por inves­ti­gadores del Insti­tu­to de Bio­cien­cias de la Uni­ver­si­dad de São Paulo (IB-USP), pub­li­ca­do en la revista Func­tion­al Plant Biol­o­gy, ha ayu­da­do aho­ra dilu­ci­dar esta cuestión.

Los resul­ta­dos de esta inves­ti­gación, real­iza­da en el ámbito del Insti­tu­to Nacional de Cien­cia y Tec­nología (INCT) del Bioetanol –uno de los INCTs que cuen­ta con el apoyo de la Fun­dación de Apoyo a la Inves­ti­gación Cien­tí­fi­ca del Esta­do de São Paulo – FAPESP en colab­o­ración con el Con­se­jo Nacional de Desar­rol­lo Cien­tí­fi­co y Tec­nológi­co (CNPq) de Brasil en el esta­do de São Paulo–, pueden con­tribuir al desar­rol­lo de estrate­gias des­ti­nadas a incre­men­tar la pro­duc­ción de bio­masa en la caña de azú­car.

“Describi­mos por primera vez el com­por­tamien­to de la caña de azú­car en el cam­po y en el tran­scur­so del tiem­po, durante todo un ciclo de desar­rol­lo. De este modo, real­izamos algunos des­cubrim­ien­tos intere­santes y estratégi­cos en direc­ción a nue­stro obje­ti­vo de pro­ducir una ‘super­caña’ [capaz de acu­mu­lar bio­masa y altos tenores de fibra ráp­i­da­mente]”, declaró Mar­cos Buck­eridge, docente del IB-USP y uno de los autores del estu­dio.

Caña de azú­car. (Foto: Eduar­do Cesar/Pesquisa FAPESP)

Los inves­ti­gadores realizaron un seguimien­to con­stante de un ciclo com­ple­to de crec­imien­to de la caña en el tran­scur­so de 12 meses en cam­po y las 24 horas del día, en una propiedad rur­al de la local­i­dad de Piraci­ca­ba, en el esta­do brasileño de São Paulo. Analizaron parámet­ros tales como los inter­cam­bios gaseosos de las hojas y la acu­mu­lación de NSCs durante los dis­tin­tos esta­dios del desar­rol­lo de la plan­ta.

Los resul­ta­dos de los análi­sis de los datos indi­caron que la caña de azú­car exhibe una tran­si­ción entre los tres y los seis meses de desar­rol­lo, cuan­do pasa de un “modo” de crec­imien­to a otro de alma­ce­namien­to.

Has­ta los tres o cua­tro meses de desar­rol­lo, cuan­do se reg­is­tran las may­ores tasas de foto­sín­te­sis, la caña for­ma una copa oper­a­ti­va, con una deter­mi­na­da can­ti­dad de hojas. Luego de alcan­zar ese esta­dio y has­ta los seis meses de desar­rol­lo, por cada hoja que la plan­ta pro­duce, otra hoja –gen­eral­mente de la parte infe­ri­or de la copa– empieza a enve­je­cer. De este modo, la caña mantiene una cier­ta can­ti­dad de hojas.

A par­tir de los seis meses, la plan­ta empieza a alma­ce­nar sac­arosa en su cul­mo y en las raíces, y almidón en las hojas, has­ta los 12 meses. Durante esa eta­pa, la caña de azú­car prác­ti­ca­mente deja de realizar la foto­sín­te­sis y se encuen­tra lista para el corte y su pos­te­ri­or empleo en la pro­duc­ción de azú­car y de etanol.

“Sabíamos que la caña de azú­car acu­mu­la azú­cares durante la fase de desar­rol­lo com­pren­di­da entre los seis y los doce meses, pero aho­ra hemos con­stata­do que esto ocurre al tiem­po que dis­min­uye grad­ual­mente foto­sín­te­sis en las hojas, en las cuales se pro­duce una acu­mu­lación muy grande de almidón a los doce meses”, dijo Aman­da Pereira de Souza, quien real­izó un pos­doc­tor­a­do en el IB-USP con beca de la FAPESP y es la primera auto­ra del estu­dio.

Los inves­ti­gadores tam­bién obser­varon que los azú­cares que quedan alma­ce­na­dos en la raíz de la caña cor­ta­da y man­teni­da en el sue­lo después de la soca para rebro­tar y empezar un nue­vo ciclo ayu­dan a regener­ar la parte ini­cial del desar­rol­lo de la nue­va plan­ta.

Otro des­cubrim­ien­to indicó que las hojas de la caña de azú­car abren sus estomas (las estruc­turas celu­lares cuya fun­ción con­siste en conc­re­tar los inter­cam­bios gaseosos entre la plan­ta y el medio ambi­ente) para absorber agua durante la madru­ga­da, cuan­do la humedad es más alta, entre los seis y los nueve meses de desar­rol­lo, cuan­do la plan­ta pasa por un perío­do de sequía y real­iza menos foto­sín­te­sis.

“Creemos que esto puede estar rela­ciona­do con un mecan­is­mo fisi­ológi­co de pro­tec­ción de la plan­ta con­tra la sequía”, dijo Buck­eridge.

A juicio del inves­ti­gador, la detec­ción del pun­to de tran­si­ción de la caña entre los tres y los seis meses de desar­rol­lo, cuan­do pasa de la eta­pa de crec­imien­to a la de alma­ce­namien­to de sac­arosa, abre la per­spec­ti­va de acti­var y desac­ti­var genes que deter­mi­nan el pro­ce­so de acu­mu­lación de azú­cares en dis­tin­tas partes de la plan­ta.

“La com­pren­sión acer­ca de cómo con­tro­la la acu­mu­lación de azú­cares cada órgano en una mis­ma plan­ta abre el camino hacia el desar­rol­lo tan­to de una caña con más sac­arosa en las hojas como de una caña con más almidón en el cul­mo. Ambas estrate­gias pueden resul­tar intere­santes en dis­tin­tas situa­ciones”, dijo Buck­eridge.

En tan­to, el des­cubrim­ien­to de que las hojas de la caña abren sus estomas para absorber agua durante la madru­ga­da en el perío­do de sequía puede hac­er posi­ble la iden­ti­fi­cación de var­iedades más tol­er­antes al estrés hídri­co.

“Esto abre un aban­i­co de nuevas opor­tu­nidades ten­di­entes a enten­der el efec­to de la sequía sobre la caña de azú­car, inclu­so en lo con­cerniente a aspec­tos rela­ciona­dos con sus respues­tas a los cam­bios climáti­cos”, añadió el inves­ti­gador. (Fuente: AGÊNCIA FAPESP/DICYT).

Fuente: Noti­cias de la Cien­cia.