Agricultura Botánica y Genética Estados Unidos

Cómo las plantas aprovechan las moléculas ‘malas’ para buenos fines


Cuando la mayoría de la gente piensa en una planta, se imaginan tallos, hojas, flores y todas las partes visibles sobre el suelo. Pero el biólogo de Duke Philip Benfey está más interesado en la mitad oculta de la planta que está enterrada debajo del suelo. 


por Robin A. Smith, Universidad de Duke


Raíces: pueden estar fuera de la vista, dice Benfey, pero juegan papeles críticos, anclando la planta y absorbiendo agua y nutrientes.

Ahora, Benfey y sus colegas Masashi Yamada y Xinwei Han han reunido nuevos detalles en la cascada de eventos que guían el crecimiento de las raíces, una investigación que podría conducir a cultivos más productivos optimizados para diferentes tipos de suelo.

A medida que una raíz hace un túnel a través del suelo, las células madre en la punta de la raíz deben determinar si se dividen y producen más células madre , o si se diferencian en otros tipos de células , según su ubicación dentro del tejido de la raíz. En un estudio publicado en la revista Nature , los investigadores muestran que las células obtienen parte de la información que necesitan de sustancias que generalmente se consideran dañinas.

Los subproductos naturales de la respiración celular, las moléculas llamadas » especies reactivas de oxígeno » se han descrito durante mucho tiempo como señales de estrés que pueden causar daño tisular si no se controlan. Pero también juegan un papel en la señalización celular , muestra el trabajo de Benfey.

En un estudio de la pequeña planta floreciente Arabidopsis thaliana , los investigadores informan que el crecimiento de la raíz está parcialmente regulado por las interacciones entre dos tipos de especies reactivas de oxígeno, el superóxido y el peróxido de hidrógeno , a medida que se acumulan en diferentes regiones de la punta de la raíz.

«Lo que hicimos fue mapear, desde la señal hasta la respuesta, cómo se utilizan estos químicos supuestamente tóxicos para un proceso de señalización», dijo Benfey.

Cómo las plantas aprovechan las moléculas 'malas' para buenos fines
Una sección transversal vertical de la punta en crecimiento de una raíz revela pilas de células en diferentes etapas de desarrollo, con células más nuevas cerca de la punta y células más viejas más arriba. Crédito: Philip Benfey, Duke University.

Las raíces crecen más tiempo gracias a una pequeña región de células madre al final de cada raíz que produce un suministro constante de nuevas células detrás de ella, impulsando la punta de la raíz hacia abajo a través del suelo como la cabeza de una bala. Las células hijas que quedan se quedan, y finalmente dejan de dividirse y comienzan a especializarse.

La rapidez con que crece una raíz depende del equilibrio entre dos señales opuestas: las que estimulan a estas células madre a seguir multiplicándose y las que les dicen que frenen la proliferación y cambien de marcha para especializarse. Los investigadores identificaron una proteína llamada RITF1 que, cuando se activa, desencadena este cambio de desarrollo.

La proteína funciona controlando dónde se concentran las dos especies reactivas de oxígeno dentro de la punta de crecimiento de la raíz.

Estas señales químicas le dicen a las células circundantes qué curso de acción tomar a continuación. Las células expuestas a mayores cantidades de superóxido se siguen dividiendo y produciendo nuevas células, mientras que las que reciben una gran dosis de peróxido de hidrógeno se diferencian, con una zona de transición donde las dos se superponen.

«Todavía no tenemos todas las piezas», dijo Benfey, «pero hay muchos más pasos del proceso que ahora se conocen a través de este trabajo que antes».

«Las especies reactivas de oxígeno no son solo químicos tóxicos «, dijo Benfey. «Cumplen funciones importantes como reguladores de un proceso de desarrollo, pasando de una célula madre a un tejido completamente diferenciado».


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