27/09/2018. PRODUCCIONES REGIONALES. Caña de Azúcar
Ya se sabía que la acumulación de biomasa y de sacarosa por la planta está relacionada al uso de metabolitos, como los carbohidratos no estructurales (NSC), producidos por el proceso de fotosíntesis durante el día.
No estaba claro cómo las condiciones ambientales y las etapas de desarrollo de la caña influencian la producción de NSC y afectan el crecimiento de la planta.
Un estudio realizado por investigadores del Instituto de Biociencias de la Universidad de Sao Paulo (IB-USP), publicado en la revista Biología Vegetal funcional , ayudó a aclarar esta cuestión.
Los resultados del estudio, realizado en el marco del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología del Bioetanol, uno de los INCTs apoyados por la FAPESP en asociación con el Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq) en el Estado de São Paulo, pueden contribuir al desarrollo de estrategias dirigidas a aumentar la producción de biomasa por la caña.
“Describimos, por primera vez, el comportamiento diurno de la caña, en el campo, durante todo un ciclo de desarrollo. Con eso, hicimos algunos descubrimientos interesantes y estratégicos en la dirección de nuestro objetivo de producir una ‘supercana’ [capaz de acumular biomasa y altos contenidos de fibra rápidamente], dijo Marcos Buckeridge, profesor del IB-USP y uno de los autores del estudio, a la Agencia FAPESP.
Los investigadores acompañaron un ciclo completo de crecimiento de la caña, de 12 meses, en campo, las 24 horas del día, en una hacienda en Piracicaba, en el interior de São Paulo. Ellos analizaron parámetros, como los cambios gaseosos por las hojas y la acumulación de NSC durante diferentes etapas de desarrollo de la planta.
Los resultados de los análisis de los datos indicaron que la caña presenta una transición entre tres y seis meses de desarrollo, en la que pasa de un modo de crecimiento a otro de almacenamiento.
Hasta los tres a cuatro meses de desarrollo, en los que se registran las mayores tasas de fotosíntesis, la caña forma una copa operativa, con un determinado número de hojas. Después de alcanzar esa etapa y hasta los seis meses de desarrollo, cada hoja producida por la planta otra hoja – generalmente de la parte más abajo de la copa – comienza a envejecer. De esta forma, la caña mantiene un determinado número de hojas.
A partir de los seis meses, la planta comienza a almacenar sacarosa, en el colmo y en las raíces, y almidón en las hojas hasta los 12 meses. En esa fase, la caña de azúcar prácticamente deja de hacer fotosíntesis y está lista para ser cortada y usada para producción de azúcar y etanol.
“Sabíamos que la caña acumula azúcares durante la fase de desarrollo de seis a doce meses, pero constatamos ahora que eso sucede al mismo tiempo que disminuye gradualmente la fotosíntesis en las hojas, donde hay una acumulación muy grande de almidón a los 12 meses” , dijo Amanda Pereira de Souza, que hizo posdoctorado en el IB-USP con Bolsa de la FAPESP y es primera autora del estudio.
Los investigadores también observaron que los azúcares que quedan guardados en la raíz de la caña cortada y mantenida en el suelo después de la soca para rebrotar e iniciar un nuevo ciclo ayudan a regenerar la parte inicial del desarrollo de la nueva planta.
Más sacarosa y almidón
Otro hallazgo fue que la varilla deja abierta sus estomas (estructuras celulares que tienen la función de intercambio de gases entre la planta y el medio ambiente) para absorber agua durante la noche, en el que la humedad es mayor , entre seis y nueve meses de desarrollo, cuando la planta pasa por un período de sequía y hace menos fotosíntesis.
“Creemos que esto puede estar relacionado con un mecanismo fisiológico de protección de la planta contra la sequía”, dijo Buckeridge.
En la evaluación del investigador, la detección del punto de transición de la caña entre tres y seis meses de desarrollo, en que pasa de la fase de crecimiento a la de almacenamiento de sacarosa, abre la perspectiva de activar y desactivar genes que determinan el proceso de acumulación de azúcar en diferentes partes de la planta.
“El entendimiento de cómo cada órgano controla la acumulación de azúcares en la misma planta abre el camino para el desarrollo tanto de una caña con más sacarosa en las hojas o una caña con más almidón en el colmo. Ambas estrategias pueden ser interesantes en diferentes situaciones “, dijo Buckeridge.
El descubrimiento de que las hojas de la caña abren sus estómatos para absorber agua en la madrugada durante el período de sequía puede posibilitar la identificación de variedades más tolerantes al estrés hídrico.
“Esto abre un abanico de nuevas oportunidades para entender el efecto de la sequía sobre la caña, incluyendo aspectos relacionados con sus respuestas al cambio climático”, afirmó.
El artículo variación diurna en el intercambio de gases y carbohidratos no estructurales de caña de azúcar durante todo el desarrollo (doi: 10.1071 / FP17268), Amanda P. De Souza, Grandis Adriana, C. Herring, Musa Bruna y Mark S. Buckeridge se puede leer en la revista Plant Functional Biología.
