Investigadores de la Universidad de Nagoya han descubierto que, en respuesta a la demanda de nitrógeno de las hojas, las plantas producen una hormona que viaja desde las hojas hasta las raíces para estimular la absorción de nitrógeno del suelo.
Esta hormona se produce en las hojas cuando tienen escasez de nitrógeno y actúa como una señal que regula la demanda y el suministro de nitrógeno entre el brote y la raíz de la planta. Los hallazgos se han publicado recientemente en línea en la revista Nature Communications .
El nitrógeno es un nutriente esencial para el crecimiento vegetal y es fundamental para la producción de cultivos. Sin embargo, a menudo se utiliza un exceso de fertilizantes nitrogenados, lo que provoca la contaminación del medio ambiente y el aumento del precio de los alimentos. ¿Qué pasaría si se pudiera lograr que las plantas regularan su propia ingesta de nitrógeno de forma más eficaz?
Investigadores de la Universidad de Nagoya han descubierto la clave para lograrlo. «Al mejorar la vía de esta hormona , las plantas podrían absorber los nutrientes nitrogenados con mayor eficiencia, lo que podría minimizar el uso de fertilizantes», afirma el profesor Yoshikatsu Matsubayashi, de la Escuela de Posgrado de Ciencias de la Universidad de Nagoya.
Las raíces de las plantas absorben nutrientes nitrogenados en forma de nitrato del suelo. La cantidad de nitrógeno que necesita una planta depende de la etapa de crecimiento del brote. Cuanto más grandes y numerosas sean las hojas y los tallos, más nitrógeno necesitará la planta.
El equipo de investigación estudió cómo las raíces de las plantas perciben la demanda de nitrógeno en los brotes. Un estudio previo con una planta llamada Arabidopsis (más conocida como berro de thale) había demostrado que ciertas hormonas, llamadas péptido codificado C-terminal (CEP) y CEP descendente (CEPD), respectivamente, modulan la comunicación entre las raíces carentes de nitrógeno y otras raíces a través de las hojas. El estudio previo también reveló que las plantas producen otras hormonas estructuralmente similares al CEPD.
En el nuevo estudio, el profesor Matsubayashi y sus colegas también se centraron en estas hormonas en Arabidopsis , analizando cada una de sus funciones e identificando así un péptido que puede promover fuertemente la absorción de nitrógeno. El péptido, denominado CEP downstream-like 2 (CEPDL2), estaba presente en las nervaduras de las hojas y se producía rápidamente en grandes cantidades cuando las hojas carecían de nitrógeno. Simultáneamente, el péptido CEPDL2 fluía del brote a las raíces.
En cambio, los investigadores demostraron que en plantas donde se destruyó el péptido CEPDL2, las hojas aún eran pequeñas en la fase final del crecimiento, cuando el brote requiere mucho nitrógeno . «Esto significa que la planta no puede crecer adecuadamente sin este péptido, lo que demuestra que el péptido CEPDL2 es la señal que regula el equilibrio entre la demanda y la oferta de nitrógeno entre hojas y raíces», afirma el profesor Matsubayashi. «Nuestros hallazgos destacan una forma extraordinaria en que las plantas perciben y se adaptan a las condiciones cambiantes».
Más información: Ryosuke Ota et al., El CEPD-like 2 móvil de brote a raíz integra el estado del nitrógeno en los brotes para regular sistémicamente la absorción de nitratos en Arabidopsis, Nature Communications (2020). DOI: 10.1038/s41467-020-14440-8
