Les plantes aturen el creixement en temps de sequera per protegir el seu ADN

Per primera vegada, un equip científic ha demostrat que la detenció del creixement de les plantes en períodes de sequera no es deu —com es pensava fins ara— a una necessitat d’estalviar energia, sinó a una estratègia de protecció del seu ADN. Així ho revela un nou estudi liderat per l’Institut de Biologia Molecular i Cel·lular de Plantes (IBMCP), centre mixt del Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC) i la Universitat Politècnica de València (UPV), i publicat a la revista Nature Communications.

Els resultats obren la porta a crear plantes més resistents que no hagin de frenar el seu desenvolupament en condicions d’estrès hídric. Segons els investigadors, aquesta troballa podria tenir un impacte rellevant en el camp de l’agricultura, especialment en un context de canvi climàtic on les sequeres són cada cop més freqüents i intenses.

Més enllà de l’estalvi d’energia

Tradicionalment, la comunitat científica havia interpretat la parada del creixement vegetal durant una sequera com una mesura d’estalvi energètic. S’assumia que les plantes redirigien els seus recursos cap als mecanismes de defensa per sobreviure a la manca d’aigua. Però no totes les observacions encaixaven amb aquesta explicació, i el Grup de Senyalització de Plantes de l’IBMCP, encapçalat pel professor de recerca del CSIC Miguel Ángel Blázquez, va decidir explorar una nova hipòtesi.

“Hem generat plantes en les quals desacoblam el fre del creixement sota estrès. Fins i tot en aquestes condicions adverses de manca d’aigua, les plantes continuen creixent sense activar la seva resposta defensiva”, explica Blázquez. “Això ens va fer pensar que la detenció del creixement no es deu a una manca de recursos energètics, sinó a una altra causa.

L’ADN, el centre de la qüestió

Un dels efectes del estrès en qualsevol organisme viu és la producció de radicals lliures, molècules altament reactives que poden provocar danys en l’ADN, la molècula que conté la informació genètica essencial per a la vida. Aquesta informació es troba al nucli de les cèl·lules, i és especialment vulnerable durant els processos de divisió cel·lular, quan l’ADN es duplica.

Partint d’aquesta premissa, l’equip científic es va preguntar si la interrupció del creixement podria estar relacionada amb un mecanisme de protecció de l’ADN. És a dir, si la planta s’atura temporalment per evitar que les seves cèl·lules mare, que són les encarregades de generar nous òrgans i teixits, acumulin mutacions.

Els experiments van confirmar la hipòtesi. Les plantes que continuen creixent en condicions d’estrès hídric acumulen més dany a l’ADN i presenten més mort cel·lular que aquelles que s’aturen.

El paper clau dels meristemes

Les cèl·lules mare vegetals es troben principalment en els meristemes, uns teixits especialitzats que es localitzen a les puntes dels brots i de les arrels, i que tenen la capacitat de dividir-se contínuament al llarg de la vida de la planta. Són, per tant, essencials per al creixement i també per a la reproducció, ja que donen lloc als òrgans reproductors com els òvuls i el pol·len.

“Pensem que hi ha un benefici addicional en aquesta aturada”, explica Antonio Serrano, investigador del CSIC a l’IBMCP. “Tots els òrgans de la planta, incloent-hi els de reproducció, provenen dels meristemes. Per això, és molt probable que el mecanisme de protecció de l’ADN d’aquestes cèl·lules es posi en marxa en situacions d’estrès hídric i paralitzi el seu procés de divisió i creixement, amb l’objectiu d’evitar la transmissió de mutacions a la descendència”.

Aquest comportament reforça la idea que la detenció del creixement no és un símptoma de debilitat, sinó una resposta activa per preservar la integritat genètica de la planta.

Cap a uns cultius més resistents

Una de les implicacions més importants d’aquesta descoberta és el seu potencial per a l’agricultura. Fins ara es considerava que el creixement i la defensa eren processos incompatibles durant una sequera. Però aquest estudi suggereix que la limitació del creixement no és necessàriament per manca d’energia, sinó per protegir el genoma.

Això obre la possibilitat de desenvolupar noves varietats vegetals que puguin continuar creixent sota condicions adverses, sempre que es garanteixi alhora la protecció del seu ADN.

“En qualsevol estratègia biotecnològica que es desenvolupi, caldria introduir algun mecanisme de protecció genètica”, adverteixen els investigadors. “O bé caldria evitar l’ús de llavors procedents d’aquestes plantes per a la replantació en la temporada següent”.

Aquest matís és fonamental: si les plantes modifiquen el seu comportament natural per mantenir el creixement malgrat l’estrès, cal assegurar-se que no transmetin alteracions genètiques indesitjades a les generacions futures.

Col·laboració científica internacional

A banda del grup liderat per Blázquez i Serrano a l’IBMCP, en l’estudi hi han participat també David Alabadí, Cristina Úrbez i Silvia Jurado, així com els investigadors Carlos de Ollas i Aurelio Gómez-Cadenas de la Universitat Jaume I de Castelló, especialistes en tolerància a la sequera. Les primeres observacions que van inspirar aquest treball es van dur a terme al laboratori de Robert Sablowski, al John Innes Centre de Norwich (Regne Unit).

Tots ells han contribuït a un article titulat “Growth arrest is a DNA damage protection strategy in Arabidopsis” (L’aturada del creixement és una estratègia de protecció contra el dany a l’ADN a Arabidopsis), publicat aquest juliol de 2025 a Nature Communications.

Nous horitzons

La investigació planteja, a més, qüestions interessants per a futures línies d’estudi. Per exemple, fins a quin punt aquesta estratègia de protecció genètica és comuna en altres espècies vegetals? Es podria replicar artificialment aquest mecanisme en cultius essencials com el blat, el blat de moro o l’arròs? I, encara més enllà: és possible dissenyar plantes que decideixin “aturar” selectivament el creixement de certs teixits, però mantenir actius els que interessen des del punt de vista agronòmic?

També queda oberta la porta a explorar l’impacte d’altres formes d’estrès —com les altes temperatures, la salinitat o la contaminació— sobre l’ADN de les plantes i sobre la seva capacitat de resposta.

Aquest estudi no només aporta coneixement fonamental sobre la biologia vegetal, sinó que convida a repensar alguns dogmes assumits sobre l’adaptació de les plantes a les condicions adverses. L’aturada del creixement ja no s’hauria de llegir com una resposta passiva o resignada, sinó com una decisió estratègica per preservar la continuïtat de l’espècie.

En paraules de l’equip investigador, “l’aturada del creixement és una forma de resistència, no de rendició”. I en un món on la supervivència de molts cultius dependrà de la seva capacitat d’adaptació, comprendre aquestes estratègies pot ser clau per garantir l’alimentació del futur.