Junto con la reasignación de azúcar, un mecanismo molecular básico dentro de las plantas controla la formación de nuevas raíces laterales.
por la Universidad de Heidelberg
Un equipo internacional de biólogos de plantas ha demostrado que se basa en la actividad de un determinado factor, la proteína diana de la rapamicina (TOR). Una mejor comprensión de los procesos que regulan la ramificación de las raíces a nivel molecular podría contribuir a mejorar el crecimiento de las plantas y, por lo tanto, el rendimiento de los cultivos, según el líder del equipo de investigación, el Prof. Dr. Alexis Maizel, del Centro de Estudios de Organismos de la Universidad de Heidelberg.
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Un buen crecimiento de las raíces asegura que las plantas puedan absorber suficientes nutrientes y crecer, contribuyendo así a su estado físico general. Para hacer eso, deben alinear los recursos disponibles de los procesos metabólicos con sus programas de desarrollo genético. Las plantas unen el dióxido de carbono (CO 2 ) de la atmósfera en sus hojas y lo convierten en azúcares simples a través de la fotosíntesis. En forma de fructosa y glucosa, estos azúcares simples también se encuentran en las raíces, donde impulsan el crecimiento y desarrollo de la planta.
El equipo del profesor Maizel utilizó Arabidopsis thaliana, una planta modelo en la investigación de plantas, para estudiar cómo ocurre este proceso a nivel molecular. Sus investigaciones se centran en qué papel juega la glucosa en la formación de raíces laterales. “Sabemos que, además de las hormonas vegetales, el azúcar del brote también se asigna a las raíces, pero hasta ahora no se ha entendido cómo la planta reconoce que los recursos de azúcar están disponibles para formar raíces laterales”, explica el Dr. Michael Stitz, un investigador del equipo de Alexis Maizel.
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Los estudios a nivel de metabolismo mostraron que Arabidopsis forma raíces laterales solo cuando la glucosa se descompone y los carbohidratos se consumen en el periciclo, la capa celular más externa del cilindro principal de la raíz. Este proceso está controlado a nivel molecular por el objetivo de la proteína rapamicina. Este factor controla redes de señales críticas y procesos metabólicos tanto en plantas como en animales y humanos. Su actividad se rige por la interacción de factores de crecimiento como la hormona vegetal auxina y nutrientes como el azúcar.
Usando Arabidopsis, los investigadores descubrieron que TOR se activa en las células del periciclo solo cuando hay azúcar presente allí. Las llamadas células fundadoras luego forman las raíces laterales a través de la división celular.
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El Prof. Maizel dice: “TOR asume una especie de función de guardián; cuando la planta activa el programa de crecimiento genético responsable de la formación de raíces a través de la hormona auxina, TOR verifica si hay suficientes recursos de azúcar disponibles para este proceso”.
TOR actúa controlando la traducción de genes específicos dependientes de auxinas, bloqueando su expresión si no hay suficientes recursos de azúcar disponibles. Cuando los investigadores suprimieron la actividad de TOR, no se formaron raíces laterales. “Eso sugiere que está involucrado un mecanismo molecular fundamental”, afirma el biólogo de plantas de Heidelberg.
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Al mismo tiempo, los investigadores demostraron que TOR controla, mediante un mecanismo similar, la formación de raíces a partir de otros tejidos vegetales , las llamadas raíces adventicias. Según el Prof. Maizel, los resultados de sus investigaciones también podrían ser de interés para aplicaciones agrícolas. “Potencialmente podrían usarse para desarrollar nuevas estrategias para el crecimiento de las plantas optimizadas para diversas condiciones ambientales y mejores rendimientos de los cultivos”, dice el investigador.
Los hallazgos se publican en The EMBO Journal .
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Más información: Michael Stitz et al, TOR actúa como un guardián metabólico para la iniciación de la raíz lateral dependiente de auxina en Arabidopsis thaliana, The EMBO Journal (2023). DOI: 10.15252/embj.2022111273
