Los investigadores han descubierto dónde opera un importante fotorreceptor en los tallos de las plantas, un descubrimiento que ayudará a los fitomejoradores a crear variedades nuevas y de mayor rendimiento del importante cultivo de soja.
Un estudio realizado por un equipo de científicos de la Universidad de Wisconsin en Madison, publicado en la revista Current Biology, proporciona nuevos conocimientos sobre cómo las plántulas de soja detectan la luz en su entorno y determinan su estrategia de crecimiento, escribe Elise Mahon en un comunicado de la universidad.
Los científicos sabían que los fotorreceptores ayudaban a las plántulas a determinar cuándo habían alcanzado suficiente luz solar para detener el alargamiento de los tallos y comenzar la fotosíntesis para producir energía. Pero hasta ahora no estaban seguros de dónde actúan estos fotorreceptores en las plántulas y decidieron averiguarlo definitivamente.
“Por primera vez, nos dimos cuenta de que la acción de estos fotorreceptores no se distribuye por todo el tallo y que diferentes fotorreceptores controlan diferentes regiones del tallo”, explica Edgar Spalding, profesor emérito de botánica de la Universidad de Wisconsin-Madison.
Spaulding, junto con el estudiante de doctorado Julian Bustamante y el científico de datos Nathan Miller, aislaron los efectos de fotorreceptores específicos mediante edición de manipulación genética y fotografiaron el crecimiento de pequeñas plántulas en germinación utilizando cámaras de alta sensibilidad. Analizaron las fotografías utilizando aprendizaje automático y los recursos informáticos de alto rendimiento de la universidad para determinar dónde controlaba cada fotorreceptor el crecimiento en el tallo.
La emergencia amigable, o establecimiento de rodales, se refiere al desarrollo temprano y saludable de las plantas enraizadas en el suelo y también sirve como un indicador crítico del éxito de los cultivos. Comprender exactamente cómo contribuyen los fotorreceptores a este vulnerable período de crecimiento es de gran interés tanto para los agricultores como para los investigadores.
Para germinar, una planta extiende su tallo para atravesar el suelo hasta que sus fotorreceptores detectan suficiente luz solar para permitirle a la planta producir su propia energía a través de la fotosíntesis. Hasta ese momento, debe depender del suministro limitado de energía y nutrientes almacenados en su semilla.
A veces, después de que las plántulas emergen del suelo, pueden quedar cubiertas nuevamente por una capa de tierra y tierra debido al viento, la precipitación u otros factores. Sin una exposición suficiente a la luz solar, los fotorreceptores indican a la planta que ya no puede producir energía a través de la fotosíntesis. Pero gracias a un fotorreceptor llamado criptocromo-1 (cry1), este no es el final de la plántula.
Spaulding y su equipo descubrieron que el gen cry1 no sólo controla el alargamiento de la parte superior del tallo de una planta, sino que también desempeña un papel en el retorno de la planta a la luz solar.
Cuando la planta germina inicialmente, cry1 evita que se estire por completo, manteniendo algo de energía y longitud del tallo en reserva. Así, cuando la plántula se vuelve a enterrar, este fotorreceptor puede indicarle a la planta que extienda el tallo hasta que vuelva a estar por encima del suelo.
Los investigadores podrían utilizar este nuevo conocimiento para alterar genéticamente semillas para mejorar el papel de cry1, asegurando que los cultivos vulnerables tengan la longitud de elongación y la energía que necesitan para resurgir si el suelo los vuelve a cubrir. Spalding espera que este trabajo ayude a centrar las futuras direcciones de investigación en la innovación de cultivos y crear plantas resilientes que produzcan cultivos más rentables.
Fuente: Universidad de Wisconsin-Madison. Autor: Elise Mahón.
