Un estudio ha identificado un catálogo completo de genes y módulos regulados por la disponibilidad de nitrógeno en raíces y hojas de tomate, así como nuevos factores reguladores que pueden desempeñar un papel clave en la respuesta a la limitación de nitrato. El proyecto proporciona nuevas herramientas para aumentar la eficiencia en la utilización de nutrientes y la productividad de los cultivos de tomate.
Este trabajo, recientemente publicado en la revista Agronomy, muestra por primera vez un análisis transcriptómico y metabolómico integrado de la respuesta a la disponibilidad de nitrógeno en un cultivo como el tomate. Además, proporciona nuevos conocimientos acerca de la regulación de las respuestas a condiciones de aportes limitados (subóptimos) de nitrógeno, que son compatibles con una agricultura más sostenible, y nuevos datos sobre los mecanismos moleculares implicados en la regulación y su relación con las respuestas al estrés oxidativo y a la deficiencia de fosfato.
En esta investigación han participado científicos de distintos laboratorios de la Universidad Austral, la Universitat Politècnica de València, el Instituto Universitario de Conservación y Mejora de la Agrodiversidad Valenciana (COMAV) y del INIA-CSIC. Este esfuerzo cooperativo ha permitido realizar un análisis multidisciplinar que incluye estudios moleculares, metabólicos y fisiológicos, para estudiar la respuesta a la limitación nutricional de nitrógeno en tomate.
El nitrógeno es un componente importante de las moléculas biológicas en plantas y por consiguiente su disponibilidad en el suelo es un factor esencial para el crecimiento y la productividad de los cultivos. En plantas terrestres, el nitrato es la principal fuente de nitrógeno inorgánico y su aplicación como parte de fertilizantes nitrogenados es responsable del aumento del rendimiento de los cultivos a escala global durante las últimas décadas. No obstante, solo una pequeña proporción del fertilizante nitrogenado es utilizado por las plantas, lo que provoca impactos muy negativos en el medio ambiente y la salud. En consecuencia, es muy urgente el desarrollo de nuevas estrategias y soluciones para aumentar la eficiencia del uso de nitrógeno de los cultivos, manteniendo el rendimiento de los cultivos y reduciendo el suministro de nitrógeno.
El efecto de la limitación de nitrógeno en las plantas se ha caracterizado en plantas modelo, como Arabidopsis thaliana, y en un número muy limitado de cultivos de interés agronómico. Sin embargo, todavía se carece de un conocimiento detallado de los componentes y mecanismos moleculares implicados en la respuesta adaptativa a la limitación de nitrógeno, tanto en el metabolismo como en la producción y calidad del fruto en cultivos hortícolas. En este trabajo se analiza el impacto del suministro limitado de nitrato (subóptimo) en el transcriptoma y metaboloma de tomate para identificar genes/módulos, rutas metabólicas y factores reguladores clave que puedan ser utilizados en nuevos programas avanzados de mejora.
Los resultados revelan un catálogo completo de genes que cambian su expresión en respuesta a la disponibilidad de nitrógeno en los distintos órganos del tomate. Además, ha permitido la identificación de módulos y de un grupo de factores reguladores asociados que pueden tener un papel esencial en el control de la expresión de los genes implicados en la asimilación del nitrato, transporte de nitrógeno al fruto, así como en el estrés oxidativo y fotosíntesis durante la limitación del nitrato en tomate.
