Las plantas han colonizado la gran mayoría de la superficie terrestre. Entonces, ¿cuál es la clave de su éxito?
de Malcolm Bennett y Poonam Mehra
La gente a menudo piensa en las plantas como formas de vida simples y sin sentido. Pueden vivir arraigados en un lugar, pero cuanto más aprenden los científicos sobre las plantas, más complejas y receptivas nos damos cuenta de que son. Son excelentes para adaptarse a las condiciones locales. Las plantas son especialistas, aprovechan al máximo lo que está cerca de donde germinan.
Sin embargo, aprender sobre las complejidades de la vida vegetal es más que inspirar asombro en las personas. Estudiar plantas también se trata de asegurarnos de que aún podamos cultivar en el futuro, ya que el cambio climático hace que nuestro clima sea cada vez más extremo.
Las señales ambientales dan forma al crecimiento y desarrollo de las plantas. Por ejemplo, muchas plantas usan la duración del día como señal para desencadenar la floración. La mitad oculta de las plantas, las raíces, también usan señales de su entorno para garantizar que su forma esté optimizada para buscar agua y nutrientes.
Las raíces protegen a sus plantas del estrés, como la sequía, adaptando su forma (ramificándose para aumentar su superficie , por ejemplo) para encontrar más agua. Pero hasta hace poco, no entendíamos cómo las raíces detectan si hay agua disponible en el suelo circundante.
El agua es la molécula más importante de la Tierra. Demasiado o muy poco puede destruir un ecosistema. El impacto devastador del cambio climático (como se vio recientemente en Europa y el este de África) está haciendo que tanto las inundaciones como las sequías sean más comunes . Dado que el cambio climático está haciendo que los patrones de lluvia sean cada vez más erráticos, aprender cómo responden las plantas a la escasez de agua es vital para hacer que los cultivos sean más resistentes.
Echando raíces
Nuestro equipo de científicos y matemáticos de plantas y suelos descubrió recientemente cómo las raíces de las plantas adaptan su forma para maximizar la absorción de agua. Las raíces normalmente se ramifican horizontalmente. Pero detienen la ramificación cuando pierden el contacto con el agua (como cuando crecen a través de un espacio lleno de aire en el suelo) y las raíces solo reanudan la ramificación una vez que se vuelven a conectar con el suelo húmedo.
Nuestro equipo descubrió que las plantas usan un sistema llamado hidroseñalización para administrar dónde se ramifican las raíces en respuesta a la disponibilidad de agua en el suelo.
La hidroseñalización es la forma en que las plantas detectan dónde está el agua, no midiendo los niveles de humedad directamente, sino detectando otras moléculas solubles que se mueven con el agua dentro de las plantas. Esto solo es posible porque (a diferencia de las células animales ) las células vegetales están conectadas entre sí por pequeños poros .
Estos poros permiten que el agua y las pequeñas moléculas solubles (incluidas las hormonas) se muevan juntas entre las células de la raíz y los tejidos. Cuando la raíz de la planta absorbe agua, viaja a través de las células epidérmicas más externas.
Las células de la raíz externa también contienen una hormona que promueve la ramificación llamada auxina . La absorción de agua desencadena la ramificación al movilizar la auxina hacia el interior de los tejidos radiculares internos. Cuando el agua ya no está disponible externamente, por ejemplo, cuando una raíz crece a través de un espacio lleno de aire, la punta de la raíz todavía necesita agua para crecer.
Entonces, cuando las raíces no pueden absorber el agua del suelo, tienen que depender del agua de sus propias venas en el interior de la raíz. Esto cambia la dirección del movimiento del agua, haciendo que ahora se mueva hacia afuera, lo que interrumpe el flujo de la hormona auxina ramificada.
La planta también produce una hormona anti-ramificación llamada ABA en las venas de su raíz. ABA también se mueve con el flujo de agua, en dirección opuesta a la auxina. Entonces, cuando las raíces extraen agua de las venas de las plantas, las raíces también atraen la hormona anti-ramificación hacia sí mismas.
ABA detiene la ramificación de la raíz al cerrar todos los pequeños poros que conectan las células de la raíz, un poco como las puertas blindadas de un barco. Esto sella las células de la raíz entre sí y evita que la auxina se mueva libremente con el agua, bloqueando la ramificación de la raíz. Este sistema simple permite que las raíces de las plantas adapten su forma a las condiciones locales del agua. Se llama xerobranching (pronunciado zerobranching).
Poder de la flor
Nuestro estudio también encontró que las raíces de una planta usan un sistema similar para reducir la pérdida de agua como sus brotes. Las hojas detienen la pérdida de agua durante condiciones de sequía al cerrar microporos llamados estomas en sus superficies. El cierre de estomas también es provocado por la hormona ABA. De manera similar, en las raíces, el ABA reduce la pérdida de agua al cerrar los nanoporos llamados plasmodesmos que unen todas las células de la raíz.
Las raíces de tomate, berro, maíz, trigo y cebada responden a la humedad de esta manera, a pesar de evolucionar en diferentes suelos y climas. Por ejemplo, los tomates se originaron en un desierto de América del Sur , mientras que el berro thale proviene de las regiones templadas de Asia central. Esto sugiere que la xerobranching es un rasgo común en las plantas con flores, que son más de 200 millones de años más jóvenes que las plantas sin flores, como los helechos.
Las raíces de los helechos, una especie de planta terrestre de evolución temprana, no responden al agua de esta manera. Sus raíces crecen más uniformemente. Esto sugiere que las especies con flores se adaptan mejor al estrés hídrico que las plantas terrestres anteriores, como los helechos.
Las plantas con flores pueden colonizar una gama más amplia de ecosistemas y entornos que las especies sin flores. Dados los rápidos cambios en los patrones de lluvia en todo el mundo, la capacidad de las plantas para detectar y adaptarse a una amplia gama de condiciones de humedad del suelo es más importante ahora que nunca.
Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lee el artículo original .
