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Los episodios de estrés ambiental, especialmente la limitación de agua, representan la principal causa de pérdida de rendimiento en cultivos.Las plantas responden a estas situaciones mediante la expresión diferencial de una red de genes cuyos productos participan en la percepción, señalización, regulación transcripcional y finalmente la defensa ante la situación hostil mediante cambios bioquímicos y fisiológicos. La estrategia de la genética molecular para el mejoramiento de la tolerancia a condiciones ambientales adversas en cultivos se ha basado mayoritariamente en la sobreexpresión de dichos genes endógenos. El grado de éxito ha sido variable ya que se trata de una respuesta multigénica y, en consecuencia, difícil depredecir y manipular. Las cianobacterias, de las que las plantas han evolucionado a través de un proceso de endosimbiosis,han desarrollado estrategias sustitutivas y unigénicas basadas en el reemplazo de proteínas sensibles al estrés por versionesisofuncionales resistentes. Un ejemplo notorio es ferredoxina, el último componente de la cadena transportadora fotosintética.Ferredoxina resulta particularmente susceptible a los desafíos ambientales y ante tales situaciones muchas cianobacterias son capaces de expresar flavodoxina, que sustituye funcionalmente a ferredoxina aunque con menor eficiencia. Aunque el gen de flavodoxina ha desaparecido de las plantas, la reintroducción de una flavodoxina cianobacteriana en cloroplastos de distintas especies vegetales produjo líneas transgénicas con tolerancia aumentada a diversas fuentes de estrés ambiental, incluyendo sequía. Por lo tanto, las estrategias sustitutivas de los microorganismos siguen siendo efectivas en las plantas y esto abre nuevas perspectivas biotecnológicas para combatir el problema de la deficiencia de agua.