Comprender cómo crecen las raíces puede ayudarnos a desarrollar plantas que, por ejemplo, sean más resistentes a la sequía.
por VIB (Instituto de Biotecnología de Flandes)
La investigación del equipo del profesor Bert De Rybel (VIB-UGent), en colaboración con el VIB Screening Core y la Universidad de Ghent, descubre cómo las raíces pasan por una fase de «pubertad», que podría tener implicaciones importantes para el desarrollo de una agricultura resistente al clima. Su trabajo aparece en Science .
Las plantas, como todos los organismos vivos, pasan por distintas etapas de desarrollo: comienzan como semillas, se transforman en brotes y, finalmente, en plantas adultas y fértiles. Incluso pasan por una especie de «pubertad» durante la cual un brote joven cambia sus patrones de crecimiento, lo cual es vital para la supervivencia y la adaptación al medio ambiente. Al alterar la dirección en la que se dividen las células, las plantas pueden crecer más a lo ancho que a lo alto, o viceversa.
¿Qué sucede debajo de la tierra?
Entre la primera y la tercera semana de desarrollo, las raíces sufren muchos cambios. Los investigadores del equipo del profesor De Rybel (Centro de Biología de Sistemas Vegetales VIB-UGent) y del VIB Screening Core, junto con el Departamento de Química de la Universidad de Ghent, proporcionan ahora detalles moleculares sobre la » pubertad radicular «. Sus hallazgos destacan el papel crucial de la proteína SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-LIKE 13 (SPL13) en la regulación de las divisiones celulares orientadas, un proceso esencial para el crecimiento y la morfología adecuados de las raíces.
«Nuestra investigación aporta información molecular sobre los cambios dependientes de la edad que se producen en la raíz durante esta fase crucial», afirma el profesor De Rybel. «Hemos descubierto que un cambio en la expresión genética de los factores de transcripción SPL, en particular SPL13, es crucial para esta transición, ya que regula la orientación de la división celular».
Complejidades del crecimiento
La transición que resulta de la actividad de SPL13 se caracteriza por cambios distintivos en la morfología y el perfil molecular de las raíces, que son críticos para el desarrollo general de la planta.
El Dr. Dominique Audenaert, director del VIB Screening Core (parte de VIB Technologies), explica: «Ofrecemos una tecnología avanzada de detección basada en microscopía que nos permitió detectar moléculas que alteran la orientación de la división celular en cultivos celulares. Al evaluar el modo de acción de los compuestos identificados, pudimos demostrar que alterar la producción de SPL13 en las células hace que los sistemas de raíces crezcan más inclinados y profundos».
El cambio de los niveles de expresión de SPL13 incluso permitió a los científicos acelerar o ralentizar el envejecimiento de las raíces.
«Nuestra investigación», explica el profesor De Rybel, «no sólo presenta un mecanismo fundamental del desarrollo de las plantas hasta ahora desconocido, sino que también abre nuevas vías para mejorar el rendimiento de los cultivos y la resiliencia de las plantas en condiciones ambientales cambiantes».
A medida que la población mundial sigue creciendo, optimizar el crecimiento y el desarrollo de las plantas será crucial para la seguridad alimentaria. La importancia de los factores de transcripción SPL en la biología vegetal pone de relieve sus posibles aplicaciones en la agricultura, a través de la modificación de los patrones de crecimiento de las raíces, lo que puede hacer que los cultivos sean más resistentes a la sequía, por ejemplo.
Al revelar la complejidad hasta ahora oculta del desarrollo de las raíces, este estudio también identifica una laguna en la investigación actual sobre plantas. La mayoría de los estudios utilizan muestras de raíces de una semana de antigüedad, pero ahora está claro que las raíces experimentan cambios significativos en la morfología y la expresión genética , lo que significa que habrá que reconsiderar la forma en que analizamos el crecimiento de las raíces en condiciones de laboratorio.
Más información: Baojun Yang et al, SPL13 controla un cambio de fase del meristemo apical de la raíz al desencadenar divisiones celulares orientadas, Science (2024). DOI: 10.1126/science.ado4298
