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Cómo las raíces de las plantas perciben y reaccionan a las inundaciones del suelo

Arabidopsis thaliana
Arabidopsis thaliana. Crédito: Wikipedia.

Si bien ya sabíamos que las raíces de las plantas eran capaces de detectar muchas características individuales del suelo (disponibilidad de agua, nutrientes y oxígeno), no teníamos ningún conocimiento de cómo integraban estas señales para responder de manera adecuada. 


por CNRS


Investigadores del CNRS e INRA acaban de descubrir un mecanismo que permite a una planta ajustar su estado hídrico y su crecimiento de acuerdo con diferentes condiciones de inundación del suelo. Los resultados de este estudio, publicado el 15 de septiembre de 2016 en la revista Cell, describen cómo las raíces perciben y responden a los niveles de oxígeno y potasio del suelo de manera conjunta, para cambiar su capacidad de absorción de agua. Aparte de su importancia científica, estos hallazgos podrían hacer posible optimizar la tolerancia a las inundaciones de los cultivos.

Aunque ocultas a la vista, las raíces son esenciales para el crecimiento y la supervivencia de las plantas . Su crecimiento y ramificación en el suelo permite que la planta absorba el agua y los nutrientes que necesita. Esta actividad subterránea requiere energía y, por tanto, una alta tasa de respiración en las raíces, que aprovecha el oxígeno presente en los poros del suelo. Si el suelo se encharca, se puede desarrollar un déficit de oxígeno debido a que el oxígeno se difunde mal en el agua, lo que genera un estrés severo en las raíces y en la planta en su conjunto. Esto reduce la permeabilidad al agua de las raíces en muchas plantas. Por lo tanto, las plantas que crecen en suelos inundados pueden sufrir una reducción del contenido de agua y sus hojas se marchitan, una paradoja con la que los agrónomos están familiarizados.

Mediante el uso de diferentes líneas de la planta modelo Arabidopsis thaliana, los investigadores del laboratorio Biochimie et fisiologie moléculaire des plantes (CNRS / INRA / Université Montpellier / Montpellier SupAgro) y del Institut Jean-Pierre Bourgin (INRA / AgroParisTech / CNRS) identificaron un gen que controla la raíz permeabilidad al agua y en la que influyen conjuntamente los niveles de oxígeno y potasio del suelo . Este gen, llamado HCR1, reduce la entrada de agua a las raíces cuando hay falta de oxígeno, pero solo cuando el suelo también es rico en potasio, una sal mineral esencial para el crecimiento de las plantas. De hecho, tales condiciones favorecen una mejor recuperación de la planta después de que hayan cesado las condiciones de inundación. El gen HCR1 en realidad también desencadena toda una serie de reacciones metabólicas de «supervivencia» que contribuyen a la resiliencia de las plantas. Una vez que el suelose reoxigena, la planta rehidrata sus hojas y crecerá más que si se le hubiera privado previamente de potasio.

Estos hallazgos no solo son importantes desde un punto de vista científico fundamental, sino que también abren nuevas vías para la agronomía. El uso del agua de las plantas y el rendimiento de las raíces son objetivos clave para los fitomejoradores. En la naturaleza, sin embargo, las plantas nunca están expuestas a un solo estrés a la vez, por lo que los criadores también se han interesado en la capacidad de las plantas para resistir múltiples estreses ambientales. La identificación de este mecanismo que vincula la disponibilidad de oxígeno , los niveles de minerales y la permeabilidad al agua de las raíces es, por tanto, un importante paso adelante para la agronomía. Este mecanismo es un objetivo prometedor para futuras mejoras de plantas.


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