Agricultura Botánica y Genética Estados Unidos

Autopista hacia la salud: los hallazgos apuntan hacia cultivos más nutritivos


Casi todas las calorías que comemos al mismo tiempo pasaban por las venas de una planta. Si el sistema circulatorio de una planta se pudiera reajustar para que haya más nutrientes disponibles, a través de semillas más grandes o tomates más dulces, los agricultores del mundo podrían alimentar a más personas.


Universidad Estatal de Washington


Los investigadores de la Universidad del Estado de Washington han dado un gran paso en esa dirección al revelar la forma en que los nutrientes de una planta obtienen de las hojas, donde se producen a través de la fotosíntesis, a los «sumideros» que pueden incluir las frutas y semillas que comemos y las ramas que procesamos. biocombustibles Los investigadores encontraron una estructura única y crítica donde los nutrientes se descargan, lo que le da a la ciencia un nuevo punto focal en los esfuerzos para mejorar la eficiencia y la productividad de la planta.

«Si puede aumentar la resistencia del sumidero en un 5 por ciento y obtiene un 5 por ciento más de producto, estaría mirando un mercado de miles de millones de dólares», dijo Michael Knoblauch, profesor de la Escuela de Ciencias Biológicas de WSU.

Determinando donde caen los nutrientes

El año pasado, Knoblauch culminó dos décadas de trabajo en el funcionamiento interno de una planta al publicar en la revista eLife el apoyo más sólido hasta el momento de una hipótesis de 86 años sobre cómo los nutrientes se mueven a través de las plantas. La investigación actual, también publicada en eLife , amplía esto al observar dónde terminan los nutrientes y cómo.

«Lo que comemos es principalmente frutas, raíces y semillas, cereales, etc.», dijo Knoblauch. «Y todo esto no está en el lugar de la fotosíntesis. Está en el lugar de la descarga. Por lo tanto, todos los azúcares y todo lo que se genera mediante la fotosíntesis se transfieren básicamente a estos llamados sumideros.

«El mecanismo de descarga es un paso muy importante porque determina cuánto recibe un sumidero específico», dijo. «Entonces, si somos capaces de modificar la llamada resistencia al hundimiento, básicamente podemos modificar qué fruto o raíz obtiene más».Los investigadores de la Universidad del Estado de Washington han observado de cerca cómo los nutrientes de una planta se obtienen de las hojas, donde se producen a través de la fotosíntesis, a los «sumideros» que pueden incluir las frutas y semillas que comemos y las ramas que procesamos para los biocombustibles.

Knoblauch, el entonces estudiante de doctorado Timothy Ross-Elliott y otros investigadores de WSU, Dinamarca, el Reino Unido y Delaware analizaron Arabidopsis, una planta de mostaza y organismo modelo, utilizando imágenes no invasivas, microscopía electrónica 3D y modelos matemáticos. Produjeron una serie de videos notables que muestran raíces en crecimiento y solutos marcados con fluorescencia y moléculas grandes que se mueven a través del floema, el tejido que transporta los azúcares de las plantas y se descargan a las células vecinas.

Descubrieron que el floema se descarga a través de la convección, una combinación de difusión, el movimiento del soluto del azúcar desde áreas de alta concentración a baja, y flujo a granel, en el que se transporta tanto un soluto como una solución. La facilitación del proceso son los plasmodesmata, poros que conectan las células vecinas.

También vieron por primera vez estructuras únicas llamadas «plasmodesmata de embudo». Miden solo 300 nanómetros a través de 3 / 10,000ths de un milímetro y la longitud de onda de la luz ultravioleta. A pesar de su tamaño, los poros en forma de embudo tienen 1/400 de la resistencia al flujo de un poro ordinario y pueden liberar proteínas grandes en pulsos discretos, lo que los investigadores llaman «descarga por lotes».

Dirigiéndose a los sumideros para extraer más nutrientes.

Dijo Knoblauch: su conocimiento íntimo del sistema circulatorio de la planta les brinda a los investigadores nuevos conocimientos sobre qué estructuras podrían apuntarse para aumentar la capacidad de una fruta o raíz para extraer nutrientes.

«Es un sistema hermoso y elegante», dijo. «Cuanto más se retira, más se gana. Entonces, si podemos aumentar la resistencia al hundimiento de un sumidero de interés específico, podemos atraer más nutrientes de interés a este sumidero. Si queremos hacer una fruta de tomate a «Fregadero más fuerte al modificar la descarga de floema, extraemos más nutrientes a la fruta y hacemos más producto de la fruta «.


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