Agricultura Botánica y Genética Estados Unidos

Los exudados de la raíz afectan la estabilidad del suelo y la repelencia al agua


A medida que avanza la temporada de crecimiento, es posible que no note mucho sobre lo que está sucediendo con las plantas debajo del suelo. 


Por Susan V. Fisk


La mayoría de nosotros prestamos atención a los nuevos brotes, tallos, hojas y, finalmente, a las flores y los cultivos que pretendemos cultivar. Podríamos pensar en las raíces como necesarias, pero no interesantes, partes del proceso de producción de cultivos.

Investigadores de Twp muestreando el suelo de un campo de cebada.
Los investigadores Glyn Bengough y Nico Koebernick probaron un experimento de campo sembrado con cebada que tiene diferentes propiedades de pelo de raíz: (i) tipo salvaje parental, (ii) pelo de raíz, (iii) pelo de raíz corta, (iv) pelo de raíz largo y (v) Una variedad comercial con un sistema radicular muy fibroso y peludo. Se están recolectando muestras intactas para obtener imágenes de XRay CT, de modo que se pueda explorar el efecto de los pelos radicales en la estructura de los poros del suelo. Crédito de la foto Paul Hallett.

Paul Hallett y su equipo no están de acuerdo. Se enfocan en lo que sucede en el suelo con las raíces de la planta.

La zona de suelo que rodea las raíces de una planta se llama rizosfera. Es la combinación de las palabras en latín para «raíz» y «área». Y es un lugar ocupado para procesos de producción importantes, pero ocultos.

En la rizosfera, las plantas producen una variedad de compuestos químicos llamados exudados. Hallett y otros investigadores de la Universidad de Aberdeen analizan los efectos que los exudados tienen en la planta y en la comunidad del suelo circundante. Su trabajo único toma medidas a pequeña escala cerca de la superficie de las raíces. Las propiedades aquí pueden ser muy diferentes del resto del suelo.

«Las raíces secretan continuamente sustancias químicas en el suelo como una forma de liberar nutrientes que están adheridos a las partículas del suelo», dice Hallett. En la digestión humana, el estómago segrega jugos gástricos para ayudar a descomponer los alimentos; Los exudados son el equivalente vegetal de los jugos gástricos.

Hallett describe la composición química de los exudados como «un verdadero cóctel o ‘buffet’ de recursos para cualquier cosa en la rizosfera». Además de ayudar a las plantas a obtener nutrientes, los exudados son fuentes de alimentos para los microbios que son una parte importante del microbioma del suelo.

Gota de exudado en la punta de la raíz de maíz.
Exudado en la punta de una raíz de maíz. Crédito de la foto Glyn Bengough.

Los exudados también tienen un papel importante en mantener el suelo unido. Las raíces y los hongos que viven en el suelo mantienen grandes grupos de tierra, pero los exudados funcionan en el nivel micro. Como el pegamento, mantienen juntas las partículas del suelo en importantes redes mecánicas. Los científicos del suelo llaman a estas redes de suelo agregados.

Mientras que los efectos vinculantes de las raíces y las redes de hongos suelen ser a largo plazo, la influencia de los exudados en el suelo puede ser fugaz. «Los exudados de la raíz no durarán en su forma original por mucho tiempo en el suelo, ya que son consumidos y transformados por los microbios», dice Hallett. Este proceso puede destruir completamente el exudado o crear compuestos aún mejores para unir las partículas del suelo.

«Los exudados de las raíces de las plantas tienen un impacto masivo en la formación de agregados», dice Hallett. «Lo hacen de varias maneras, incluso actuando como colas o cambiando la rapidez con que la rizosfera se humedece y se seca con la lluvia y la evaporación».

El equipo de Hallett investigó los efectos de los exudados en diferentes tipos de suelo. Investigaron ambientes con una textura de suelo franco arenoso versus una textura franco arcillosa. Esto es importante porque las reacciones químicas entre los exudados y las partículas del suelo varían con el tipo de suelo.

También investigaron varios exudados de plantas de cebada y maíz. Descubrieron que los exudados de la cebada aumentaban la forma en que las partículas del suelo se unían, pero no tanto como el maíz. También encontraron que si bien los exudados de cebada no afectaban la repelencia al agua del suelo, los exudados de maíz sí lo hicieron.

Medición de micras de poros del suelo y raíz de cebada.
Imagen de poros y raíces del suelo. En el centro de la imagen se ve una raíz de cebada. Usando una técnica de segmentación de aprendizaje automático, los poros en el suelo se han separado en diferentes tamaños. La barra de escala es el tamaño de poro en micras. Crédito de la foto de la instalación de luz sincrotrón de diamante.

Investigaciones como la de Hallett muestran que durante la temporada de crecimiento, y más allá, existen interacciones delicadas entre cada planta y el suelo circundante. Todas estas interacciones afectan la cantidad de agua que es capturada por el suelo y absorbida por las plantas. La producción de exudados también afecta la forma en que las plantas pueden extraer nutrientes vitales del suelo e incluso afecta al suelo en la rizosfera.

La investigación futura para el equipo de Hallett incluirá analizar la producción de exudado a lo largo de las raíces de las plantas. También analizarán la edad de las raíces y si las raíces más jóvenes producen exudados con diferentes propiedades de retención de agua y retención de suelo.

Lea más sobre la investigación de Hallett en Vadose Zone Journal . La financiación para este proyecto provino del proyecto ‘Rhizosphere by Design’ (BB / L026058 / 1, BB / J000868 / 1 y BB / J011460 / 1) del Consejo de Investigación de Biotecnología y Ciencias Biológicas (BBSRC).


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