Los científicos han demostrado que dos modos de regulación de la ramificación de las plantas que antes estaban separados pueden conectarse, revelando la imagen más completa hasta el momento de cómo las plantas controlan su arquitectura.
por la Universidad de Cambridge
Publicado en PLOS Biology , investigadores del Laboratorio Sainsbury de la Universidad de Cambridge (SLCU) demuestran cómo las señales locales en los brotes de las plantas se vinculan con los flujos de hormonas de toda la planta para controlar la ramificación, con implicaciones para la mejora futura de los cultivos.
En la base de cada hoja hay un pequeño grupo de células madre, conocido como meristemo axilar, con el potencial de convertirse en una nueva rama. Que estos meristemos permanezcan latentes o comiencen a crecer depende de una combinación de señales ambientales, conocidas por todos los buenos jardineros que saben que el fertilizante y la luz pueden afectar la densidad de sus plantas.
Los jardineros también saben que pueden dar forma a la arquitectura de los brotes mediante la poda, es decir, eliminando los brotes de crecimiento dominante para liberar los brotes latentes en la base de las hojas que se encuentran más abajo en el brote.
Los investigadores llevan mucho tiempo interesados en cómo se coordinan todas estas señales. Un factor de coordinación es el factor de transcripción BRANCHED1 (BRC1), que actúa localmente en cada yema para inhibir su crecimiento. Su actividad está regulada por hormonas que transmiten señales nutricionales desde la raíz y por la calidad de la luz local.
Esta nueva investigación sugiere que BRC1 contribuye a la regulación sistémica de la ramificación de los brotes al alterar la exportación de la hormona vegetal auxina desde la yema al tallo principal.
Se sabe desde hace casi un siglo que la auxina presente en el tallo principal regula la actividad de las yemas. Más recientemente, esto se ha atribuido, al menos en parte, a su capacidad para impedir la exportación de auxina desde las yemas, lo cual parece ser necesario para su crecimiento.
De esta manera, los brotes compiten eficazmente para exportar su auxina al tallo y esto puede explicar por qué la eliminación de los brotes activos permite que los brotes inactivos crezcan.
La nueva investigación combina modelos matemáticos con mediciones del crecimiento de las yemas, proporcionando evidencia de que las diferencias locales en la expresión de BRC1 entre las yemas ayudan a determinar qué yemas son más competitivas, mientras que las propiedades del transporte sistémico de auxina establecen el número total de ramas que una planta puede sostener.
PLOS Biology (2025). DOI: 10.1371/journal.pbio.3003395
Esto crea un flujo de información a través de la planta que cada brote interpreta localmente, lo que permite a la planta regular cuándo y dónde se forman las ramas.
El resultado es un modelo unificado que explica cómo las plantas ajustan el número y la posición de las ramas para integrar el equilibrio general del crecimiento a lo largo del brote con las condiciones ambientales como la luz o la disponibilidad de nutrientes.
Por ejemplo, una yema en una posición favorable, como con mejor luz, puede expresar menos BRC1 y, por lo tanto, crecer más rápido, mientras que una yema vecina con mayor expresión de BRC1 puede permanecer latente. Al mismo tiempo, la regulación sistémica mediante el transporte de auxinas garantiza que la carga de ramificación total se mantenga equilibrada en toda la planta.
La Dra. Zoe Nahas, primera autora del estudio, afirmó: «Nuestro principal hallazgo es que, al modular el transporte de auxina, la expresión local de BRC1 en cada brote podría contribuir al control sistémico de la ramificación.
«Lo sorprendente es que un modelo matemático muy simple de la interacción entre dos brotes, donde cada uno promueve su propio crecimiento e inhibe el del otro, pueda capturar muchos de los comportamientos de ramificación que realmente vemos en el laboratorio».
El modelo no sólo predijo resultados experimentales bajo diferentes condiciones genéticas y hormonales, sino que también pudo acomodar datos sobre una región previamente desconocida del transportador de auxina PIN1 que media su respuesta a la hormona estrigolactona, ofreciendo una nueva perspectiva molecular sobre cómo las hormonas influyen en el crecimiento de los brotes.
Esta nueva comprensión fundamental de cómo se integran las señales locales y sistémicas en la ramificación de las plantas podría ayudar a los científicos a diseñar nuevas estrategias para optimizar el rendimiento de los cultivos, la resiliencia y el uso de recursos.
La profesora Ottoline Leyser, codirectora principal de la investigación, afirmó: «Las plantas poseen una extraordinaria flexibilidad en su crecimiento, y la ramificación es un componente clave de esta adaptabilidad. El modelo unificado que hemos desarrollado nos ayudará a comprender cómo las plantas integran múltiples fuentes de información para determinar dónde invertir en su crecimiento».
El profesor James Locke, codirector principal, añadió: «Este trabajo combina experimentos y modelos para demostrar cómo las señales locales y sistémicas pueden interactuar para controlar el crecimiento de las yemas. Lo sorprendente es que un modelo tan simple puede capturar la variedad de comportamientos de ramificación que observamos experimentalmente».
Más información: Zoe Nahas et al., Un interruptor modulado por BRC1 en el eflujo de auxina explica la competencia entre las yemas axilares de Arabidopsis, PLOS Biology (2025). DOI: 10.1371/journal.pbio.3003395
