Cómo el azúcar puede ayudar a las plantas a detectar y resistir el calor extremo

Cuando se piensa en azúcar, se suele imaginar endulzantes, energía o incluso exceso en la dieta. Pero en el mundo vegetal, la sacarosa tiene una función mucho más sofisticada.

Más allá de ser una fuente de energía, el azúcar se comporta como un verdadero sensor interno de temperatura, capaz de indicar a las plantas cuándo hace calor y cuándo es momento de crecer.

Así lo reveló un estudio liderado por Meng Chen, profesor de biología celular en la Universidad de California en Riverside, y publicado en Nature Communications, que abrió nuevas posibilidades para el desarrollo de cultivos más resilientes frente al cambio climático.

Durante años, la comunidad científica sostuvo que las plantas detectaban la temperatura principalmente mediante proteínas especializadas, como el fitocromo B y la proteína ELF3, y que este proceso ocurría sobre todo durante la noche. No obstante, el equipo dirigido por Chen se enfocó en lo que ocurre durante el día, cuando la luz y el calor alcanzan sus máximos niveles y la fotosíntesis está en plena actividad.

Según un comunicado de prensa difundido por la Universidad de California en Riverside, la investigación reveló que el azúcar producido por la fotosíntesis tiene una doble función: además de proporcionar energía, actúa como señal interna que indica a la planta su exposición a altas temperaturas. “Fue entonces cuando comprendimos que el azúcar no solo impulsaba el crecimiento”, explicó Chen en declaraciones al mismo centro académico.

El proceso inicia cuando, bajo luz intensa y altas temperaturas, el almidón almacenado en las hojas se descompone con rapidez y libera sacarosa. Este azúcar estabiliza una proteína clave, PIF4, que regula el crecimiento vegetal. Sin sacarosa, PIF4 se degrada rápidamente, pero cuando el azúcar está disponible, la proteína se acumula y activa los genes responsables del crecimiento, siempre que ELF3 —otro sensor— también se haya desactivado por efecto del calor.

Para estudiar este mecanismo, el equipo utilizó Arabidopsis thaliana, una planta modelo en genética vegetal. Las plántulas fueron expuestas a temperaturas de entre doce y 27℃ en distintas condiciones de luz, y se midió la elongación de los tallos, un indicador clásico de respuesta térmica.

Los resultados mostraron que el fitocromo B solo detecta el calor en condiciones de poca luz. Bajo luz intensa, como la del mediodía, pierde su función termosensora. Aun así, las plantas continuaban reaccionando al calor, lo que indicaba la presencia de otros sensores. En un experimento clave, los investigadores usaron una variante mutante de fitocromo B sin función termosensible. Estas plantas solo respondieron al calor cuando crecían bajo luz, pero no en la oscuridad, donde la fotosíntesis no ocurre y no se forman cloroplastos. No obstante, al añadir azúcar al sustrato, la respuesta térmica reapareció.

Este resultado llevó a los científicos a concluir que la producción de azúcar mediante la fotosíntesis es esencial para que las plantas detecten el calor durante el día. Además, observaron que el aumento de temperatura provocaba la degradación del almidón y liberaba sacarosa, que estabilizaba la proteína PIF4. Esta acumulación solo ocurría en presencia de sacarosa y cuando ELF3 dejaba de ejercer su función represora.

“PIF4 necesita dos cosas: azúcar para mantenerse y estar libre de represión. La temperatura contribuye a ambas”, explicó Chen.

Hasta este estudio, el modelo dominante indicaba que la detección de temperatura en plantas dependía de la acción combinada de fitocromo B y ELF3, activos principalmente durante la noche o en condiciones de baja luz. En ese escenario, el fitocromo B promovía la degradación de PIF4, y ELF3 reprimía la transcripción de genes de crecimiento.

Sin embargo, la investigación publicada en Nature Communications demostró que, bajo luz intensa, el fitocromo B pierde su capacidad de detectar el calor, y la planta utiliza un mecanismo alternativo basado en el azúcar.

Cuando la temperatura aumenta durante el día, el almidón se degrada y genera sacarosa, que estabiliza PIF4 y activa el crecimiento. Al mismo tiempo, el calor inactiva a ELF3, lo que permite a PIF4 cumplir su función.

Este nuevo modelo sugiere que las plantas emplean múltiples mecanismos de detección térmica, y que el azúcar producido por la fotosíntesis desempeña un papel central durante el día. “Esto cambia nuestra perspectiva sobre la termodetección en plantas”, afirmó Chen. “No se trata solo de la activación o desactivación de proteínas. También se trata de energía, luz y azúcar”.

El hallazgo tiene consecuencias directas para la agricultura, comprender cómo y cuándo las plantas perciben el calor puede ayudar a desarrollar variedades más estables y resistentes frente a temperaturas extremas.

El estudio propone que, al manipular la producción de azúcar o la estabilidad de proteínas como PIF4, podrían diseñarse cultivos capaces de mantener su crecimiento durante olas de calor, un fenómeno cada vez más frecuente por el calentamiento global. Aunque estas aplicaciones aún están en desarrollo, el conocimiento del papel del azúcar como señal térmica abre nuevas rutas para la mejora genética y la gestión agrícola.