Una fractura molecular para el crecimiento de raíces
Las raíces son esenciales para alcanzar agua y nutrientes, para anclarse al suelo, pero también para interactuar y comunicarse con los microorganismos del suelo.
en la Universidad Técnica de Munich
Una raíz larga permite que la planta alcance capas de suelo más profundas y húmedas, por ejemplo, durante la sequía. Una raíz menos profunda con muchos pelos radiculares es buena para la absorción de fosfato, ya que el fosfato se encuentra principalmente en las capas superiores del suelo.
Caroline Gutjahr, profesora de genética vegetal en la Facultad de Biociencias TUM en Weihenstephan, y su equipo descubrieron nuevas interacciones hormonales que afectan el crecimiento de las raíces de las plantas.
¿Por qué algunas raíces de plantas tienen pelos largos y otras tienen pelos cortos?
“Descubrimos que la proteína SMAX1 actúa como un freno molecular en la producción de etileno”, dice Caroline Gutjahr. El etileno es una hormona vegetal que se cree que desencadena o acelera la maduración de muchas frutas y verduras, pero también puede desencadenar otros procesos en las plantas. Si la planta produce menos hormonas gaseosas, la planta se estimula para desarrollar raíces largas y pelos radiculares cortos.
El supresor “SMAX1” se puede eliminar activando la llamada vía de señalización karrikin , que es desencadenada por otra hormona. Esto activa la producción de etileno, lo que da como resultado raíces pivotantes cortas y pelos radiculares alargados.
Esta es la primera vez que los investigadores han podido identificar y comprender un proceso molecular activado por la vía de señalización de karrikin y mostrar un mecanismo molecular por el cual esta vía de señalización regula un proceso de desarrollo en las plantas.
La diversidad vegetal también se refleja en los mecanismos moleculares.
“Sorprendentemente, este mecanismo tiene un impacto significativo en las raíces de la leguminosa Lotus japonicus, la planta modelo de guisantes, frijoles y lentejas en la que hemos realizado nuestra investigación”, dice Gutjahr.
Por el contrario, el equipo de investigación observó una influencia mucho más débil en las raíces de otra planta modelo, Arabidopsis thaliana o thalecress, que está relacionada con las plantas de col.
“Esto demuestra que la diversidad de las plantas no solo se refleja en su apariencia, sino también en el efecto de sus desencadenantes moleculares sobre el crecimiento”, concluye el investigador.
La relevancia de mejorar el crecimiento de raíces para el fitomejoramiento
“Si entendemos con mayor precisión cómo se regula el crecimiento de las raíces a nivel molecular y en coordinación con estímulo ambiental podemos cultivar cultivos que sean más capaces de hacer frente a condiciones ambientales adversas y, por lo tanto, producir rendimientos incluso bajo estrés”, explica el científico.
Por lo tanto, su grupo de investigación ahora está investigando cómo las vías de señalización hormonal identificadas (señalización de karrikin y etileno) reaccionan a diferentes condiciones ambientales. Esperan descubrir cómo estas dos vías de señalización cooperan con los sensores que permiten a las plantas detectar diversas influencias ambientales para ajustar el crecimiento de las raíces para beneficiar la supervivencia y el rendimiento de las plantas.
Más información: Samy Carbonnel et al., El regulador de señalización de karrikin SMAX1 controla la raíz y el desarrollo de la raíz de Lotus japonicus al reprimir la biosíntesis de etileno, procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias (2020). DOI: 10.1073/pnas.2006111117
