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El arsenal defensivo de las raíces de las plantas

El arsenal defensivo de las raíces de las plantas
Visualización de suberina (inducida hacia el ápice de la raíz a la izquierda) en Arabidopsis thaliana, con un gradiente teñido de intensidad. Crédito: UNIGE

Las plantas se adaptan a sus necesidades nutricionales modificando la permeabilidad de sus raíces mediante la producción o degradación de una capa parecida al corcho llamada suberina. 


por la Universidad de Ginebra


Al estudiar la regulación de esta capa protectora en Arabidopsis thaliana, un equipo internacional, dirigido por científicos de la Universidad de Ginebra (UNIGE), Suiza, ha descubierto cuatro factores moleculares responsables de la activación genética de la suberina. La identificación de estos factores permitió la producción de plantas con raíces continuamente cubiertas o, por el contrario, completamente desprovistas de suberina. Estos factores son de gran interés para la selección de plantas más resistentes al estrés ambiental. Este trabajo se publica en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS).

La absorción de nutrientes y agua del suelo por las raíces debe ser selectiva, especialmente cuando el medio ambiente es tóxico para la planta. La suberina, presente en las raíces de las plantas , es una sustancia compuesta por lípidos que actúa como barrera protectora frente a diversos estreses ambientales. De hecho, un estudio previo de Marie Barberon, profesora del Departamento de Botánica y Biología Vegetal de la Facultad de Ciencias de la UNIGE, ha demostrado que la suberina, principal componente del corcho, puede cubrir las paredes celulares o, por el contrario, degradarse. modificar la permeabilidad de las raíces a los nutrientes presentes en el medio. La capa de suberina protege así a la planta contra la pérdida de agua y la presencia de elementos tóxicos como la sal o el cadmio, pero también puede optimizar la adquisición de nutrientes necesarios para el crecimiento.

Cuatro factores clave en la planta modelo Arabidopsis

Para comprender cómo se regula la presencia de suberina, un equipo internacional, liderado por Marie Barberon, se interesó por ciertos reguladores presentes en la endodermis, la capa celular que rodea los vasos que transportan la savia y que forma la suberina. Este estudio se llevó a cabo en el organismo modelo ampliamente utilizado en biología vegetal., Arabidopsis thaliana. “Pudimos utilizar una de las características de esta planta, a saber, la transparencia de sus raíces, para observar directamente en microscopía la presencia o ausencia de suberina después de la tinción y pudimos identificar los factores esenciales para su producción”, explica Vinay Shukla, investigador en el Departamento de Botánica y Biología Vegetal y primer autor de este estudio. Esto permitió a los biólogos identificar las cuatro proteínas principales responsables de la formación de suberina en la endodermis. «De este modo obtuvimos plantas cuyas raíces siempre están cubiertas de suberina. Utilizando la técnica CRISPR / Cas9, también generamos un mutante cuádruple para estas proteínas que está alterado en la producción de suberina», continúa Vinay Shukla.  

Hacia plantas superresistentes

Estas plantas de Arabidopsis modificadas se cultivaron luego en ambientes con diferentes niveles de sodio, un nutriente contenido en la sal y necesario para el crecimiento de las plantas, pero que puede volverse tóxico si está presente en el suelo en altas concentraciones. “Observamos que las plantas cuyas raíces están continuamente cubiertas de suberina absorben menos sodio que las que no las tienen. Por otro lado, estas últimas son menos resistentes a las concentraciones tóxicas”, comenta Marie Barberon.

Este descubrimiento de los factores clave que regulan la formación de suberina en las raíces proporciona valiosas herramientas genéticas para estudiar con mayor precisión su papel en el mantenimiento del equilibrio de nutrientes en las plantas, pero también para la resistencia al estrés salino, la sequía o las inundaciones. Estos resultados también pueden tener un impacto agronómico considerable, al utilizar la suberina y los factores identificados en este estudio como rasgos de las raíces para seleccionar plantas más resistentes a condiciones ambientales adversas.



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