Los guisantes y las lentejas invierten en el desarrollo del sistema radicular de manera diferente



Debajo de la superficie, las raíces de las plantas trabajan duro. Las raíces, por supuesto, son la forma en que las plantas obtienen agua y minerales del suelo. Pero profundizar en cómo los diferentes sistemas de raíces afectan el rendimiento de los cultivos ha sido un desafío para los investigadores.


por Adityarup Chakravorty, Sociedad Americana de Agronomía


«Sabemos mucho menos sobre las características de las raíces y cómo afectan los rendimientos de los cultivos en comparación con las características de las hojas», dice Maryse Bourgault, investigadora de la Universidad de Saskatchewan, Canadá.

Bourgault es el autor principal de un nuevo estudio en el que los investigadores descubren vínculos entre los sistemas de raíces y el rendimiento en cultivos de lentejas y guisantes en áreas semiáridas. Este estudio fue publicado en The Plant Phenome Journal , una publicación de la Crop Science Society of America.

Un gran porcentaje de las exportaciones mundiales de lentejas se originan en las Grandes Llanuras del Norte en los Estados Unidos y Canadá. En estas áreas semiáridas, casi 4,5 millones de hectáreas, más que el estado de Maryland, se utilizan para cultivar guisantes y lentejas.

Bourgault y sus colegas encontraron que las variedades de guisantes y lentejas de mayor rendimiento tenían estructuras de sistemas de raíces bastante diferentes .

En lentejas, los grandes sistemas de raíces se correlacionaron bien con altos rendimientos . «Las plantas de lentejas tienden a ser pequeñas. Por lo tanto, los criadores han estado tratando de hacerlas más grandes y más altas», dice Bourgault. «Si estamos presionando por plantas de lentejas más grandes, también deberíamos seleccionar sistemas de raíces de lentejas más grandes».

En guisantes, la situación era más compleja. Las variedades de guisantes de mayor rendimiento tendían a tener sistemas de raíces de tamaño medio.

«Creemos que el crecimiento de las raíces en los guisantes puede depender más del momento durante la temporada de crecimiento de las plantas», dice Bourgault. Los investigadores creen que la mayor parte del crecimiento de las raíces debe ocurrir antes de que florezcan las plantas de guisantes. «Una vez que ocurre la floración, toda la energía de la fotosíntesis debe ir al desarrollo de la vaina de guisante en lugar del crecimiento de la raíz».

Los guisantes y las lentejas invierten en el desarrollo del sistema radicular de manera diferente
Ejemplo de una imagen de la raíz de un cultivo de lentejas capturada por el sistema de imágenes de raíces. La profundidad de la imagen de la raíz se tomó entre 30 y 45 centímetros por debajo de la superficie. En lentejas, los grandes sistemas de raíces se correlacionaron bien con altos rendimientos. Crédito: Maryse Bourgault

El hallazgo de que diferentes sistemas de raíces conducirían a mayores rendimientos en diferentes cultivos fue algo contra la corriente. El patrón predominante era que un sistema radicular «profundo pero delgado» sería más beneficioso para todos los cultivos en áreas semiáridas.

«La idea ‘profunda pero magra’ se basó en la investigación del cultivo de trigo», dice Bourgault. Un estudio encontró que una variedad de trigo con un sistema de raíces delgado pero profundo se adaptaba mejor a las áreas semiáridas.

Eso puede deberse a que las plantas de trigo con sistemas de raíces profundas tenían acceso al agua más profunda en el suelo. Sin embargo, la delgadez del sistema de raíces significó que las plantas no habían invertido demasiados recursos en las raíces, lo que permitió mayores rendimientos de grano.

«La idea de ‘profundo pero delgado’ ha sido muy popular», dice Bourgault. «Demostramos que esta no es una verdad universal: lo que podría ser cierto en el trigo puede no serlo en otros cultivos».

Los hallazgos de Bourgault también resaltan las ventajas de estudiar directamente los sistemas de raíces de los cultivos, especialmente en áreas semiáridas, donde el agua suele ser escasa. «Creo que estamos en el punto en el que las próximas grandes ganancias en los rendimientos de las áreas semiáridas vendrán al observar seriamente los sistemas de raíces y comprender cómo funcionan», dice.

El sitio de estudio estaba ubicado en el Centro de Investigación Agrícola del Norte de la Universidad Estatal de Montana. De 2017 a 2019, los investigadores escanearon y midieron la longitud de las raíces en 29 variedades de guisantes y 25 de lentejas.

«Descubrimos que había muchas diferencias entre las variedades de guisantes y lentejas en cuanto a cuánto invierten en los sistemas de raíces», dice Bourgault.

Bourgault y sus colegas ahora buscan identificar genes o regiones genéticas en lentejas y guisantes asociados con datos sólidos de rasgos de raíces. «Eso podría potencialmente cambiar las reglas del juego para introducir rasgos de raíz en los programas de mejoramiento», dice ella.


Más información: Maryse Bourgault et al, Variabilidad genotípica en la longitud de la raíz en cultivares de guisantes ( Pisum sativum L.) y lentejas ( Lens culinaris Medik.) en un entorno semiárido basado en la captura de imágenes de mini-rizotrón, 

The Plant Phenome Journal (2022) ). DOI: 10.1002/ppj2.20037



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