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Comprender la base molecular del desarrollo de la raíz lateral en el arroz



La capacidad de las plantas de arroz para modificar sus sistemas de raíces para adaptarse a las condiciones del agua del suelo circundante es un gran ejemplo de un fenómeno llamado plasticidad fenotípica. 


por la Universidad de Nagoya


Sin embargo, el mecanismo exacto detrás de esto seguía siendo desconocido. Ahora, un equipo de colaboración internacional de investigadores japoneses, australianos y filipinos determinó el papel de dos genes homeobox (WOX) relacionados con WUSCHEL en el control del tamaño del primordio de la raíz en las raíces laterales.

Las plantas de arroz suelen desarrollar dos tipos de raíces laterales , que emergen de la raíz primaria : el tipo S corto y delgado; o el tipo L largo y más grueso. La diferencia en su fenotipo otorga diferentes habilidades: el sistema de raíces laterales tipo L es más adecuado para la absorción de agua durante condiciones de sequía o estrés osmótico. El tipo de sistema de raíces laterales depende de su diámetro en la etapa de primordio de la raíz (o del tejido de la raíz en su etapa más temprana de desarrollo). Sin embargo, se desconocía la base molecular de estas diferencias en el tamaño del primordio.

En un nuevo estudio, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences , un equipo de investigadores que incluye a Tsubasa Kawai, Akira Yamauchi y Yoshiaki Inukai de la Universidad de Nagoya intentó obtener una mejor comprensión de los factores genéticos que influyen en el tamaño del primordio de la raíz lateral en arroz _ Hablando sobre la importancia de su estudio, el profesor Yamauchi afirma: «Como el tipo de raíz lateral determinado por el tamaño de su primordio es un rasgo fenotípico importante para el crecimiento y mantenimiento de las plantas de arroz en entornos de agua variable, nuestro estudio proporciona información importante para mejorar el arroz». resiliencia de las plantas al estrés ambiental a través del desarrollo de raíces plásticas».

El equipo llevó a cabo una serie de experimentos de escisión de la punta de la raíz que involucraron la raíz seminal (un tipo de raíz embrionaria que también se llama raíz primaria). Descubrieron que la escisión de la punta de la raíz en una planta mutante con un defecto en el gen para las raíces de tipo S indujo más raíces de tipo L que las observadas en las plantas de tipo salvaje . El análisis genético de esta planta reveló que el gen QHB/OsWOX5 es el responsable de este fenómeno.

Un análisis posterior llevó a los investigadores a descubrir que OsWOX10, un gen de la familia de proteínas WOX, se sobreexpresaba en las raíces de tipo L. Los investigadores determinaron que la sobreexpresión de OsWOX10 aumentaba el diámetro de las raíces de tipo L y las mutaciones en este gen afectaban el grosor de las raíces laterales de tipo L, lo que indica su papel en la mediación del desarrollo de raíces de tipo L. Se encontró que su expresión estaba inversamente relacionada con la actividad de QHB, con mutaciones en QHB que daban como resultado un aumento de LR de tipo L en la cepa WT.

Basándose en estos resultados, concluyeron que el tamaño primordial de las raíces laterales estaba bajo la influencia de dos genes importantes pertenecientes a la familia WOX, QHB y OsWOX10, que se encontró que tenían funciones reguladoras opuestas.

El profesor Inukai tiene esperanzas en las posibles aplicaciones de este descubrimiento y agrega: «Mejorar la plasticidad fenotípica de la raíz es clave para una mejor producción de cultivos con una adquisición de agua más eficiente. Nuestros hallazgos pueden conducir al desarrollo de variedades de arroz sin precedentes con tolerancia al estrés por sequía y contribuir a asegurar la producción sostenible de arroz para la creciente población del mundo».




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