Agricultura Botánica y Genética Ciencia e Investigación Estados Unidos

Poner los frenos en el desarrollo de la raíz lateral


No hay un sistema de órganos en el cuerpo que haga tanto por los humanos como las raíces por las plantas. Parte ancla y parte boca, la arquitectura del sistema de raíces de una planta es fundamental para su éxito. Pero el proceso de crear nuevas raíces es costoso para una planta, y puede haber rendimientos decrecientes.


por Talia Ogliore, Universidad de Washington en St. Louis


No está claro cómo una planta determina lo suficiente, es suficiente y deja de hacer raíces. Una nueva investigación de la Universidad de Washington en St. Louis identifica un transportador celular que une dos de las hormonas más poderosas en el desarrollo de las plantas, la auxina y la citoquinina, y muestra cómo están involucradas en poner freno a la iniciación y progresión de la raíz. El nuevo trabajo de Lucia Strader, profesora asociada de biología en Artes y Ciencias, y sus coautores se publica el 18 de julio en la revista Developmental Cell .

«Esto es emocionante porque durante mucho tiempo hemos sabido que la auxina y la citoquinina tienen roles opuestos, pero los vínculos directos entre cómo uno de ellos podría afectar al otro en la producción de raíces laterales no se entendieron bien», dijo Strader.

Las raíces laterales son las raíces que se ramifican horizontalmente como los dedos que se extienden hacia un lado. Constituyen la mayoría de la masa radicular.

«Nuestros datos sugieren que una de las formas en que la citoquinina puede disminuir la producción lateral de raíz es aumentar los niveles de este transportador para limitar las contribuciones de este precursor de auxina en particular a la auxina activa», dijo.

Bombeo y liberación de los frenos.

La hormona de la planta, la auxina, controla casi todos los aspectos del crecimiento y desarrollo de la planta, incluido el crecimiento de la raíz estimulante en general. Investigaciones anteriores han demostrado que otra hormona importante llamada citoquinina tiene un efecto limitante: controlar las ubicaciones donde posiblemente puedan brotar nuevas raíces laterales y asegurar un espacio suficiente entre las raíces vecinas.

Hasta ahora, sin embargo, los científicos no han identificado cómo estas hormonas «hablan» entre sí.

Trabajando con la planta modelo Arabidopsis thaliana , Strader descodificó una clave para esta conversación.

Strader descubrió que un transportador celular al que apodó TOB1 puede esconder un precursor de auxina moviéndolo hacia una vacuola, un órgano en la célula de la planta que actúa como una especie de espacio de almacenamiento o de retención. Esa acción evita que el precursor, que se llama IBA, se metabolice en auxina completa, con todas sus capacidades para promover la raíz.

«Si TOB1 es el freno, la citoquinina es el pie sobre el freno», dijo Strader. «Es lo que dice cuánto debería estar alrededor de TOB1 para amortiguar la producción de raíces laterales».

Las plantas pueden aumentar o relajar el agarre según sea necesario. Strader y su equipo utilizaron técnicas de modificación genética para eliminar el transportador, y vieron efectos dramáticos en la próxima generación de plantas .

«Cuando te deshaces de este transportador, tienes aproximadamente el doble de raíces laterales que las de tipo salvaje, sin sacrificar la profundidad de la raíz», dijo Strader.

Strader también repitió algunos de sus experimentos con un ovocito de levadura y rana (con la ayuda de Wolf B. Frommer de la Universidad Heinrich Heine en Düsseldorf, Alemania) en lugar de una planta, y encontró que TOB1 es tan eficaz como un transportador para IBA en estos sistemas

TOB1 se expresa durante todas las etapas del desarrollo de la raíz lateral. Imágenes de microscopía confocal de tob1-1 que expresan TOB1: YFP-TOB1, imágenes de raíces laterales (A) al inicio de la raíz lateral temprana, (B) una vista desde arriba de una raíz lateral en desarrollo, (C) una vista lateral de un lateral en desarrollo raíz, (D) después de la emergencia, y (E) la punta de la raíz lateral en desarrollo. Crédito: Cortesía del desarrollo celular.

Lento pero constante puede ser mejor para las plantas

La investigación de Strader muestra cómo ella y sus colaboradores comenzaron con una pantalla genética imparcial y terminaron identificando un regulador crítico de un aspecto del desarrollo de la planta que a menudo se ignora, uno que no es fácilmente visible, porque las raíces están bajo tierra.

Y las raíces de Arabidopsis son pequeñas. A las dos semanas de edad, sus hojas son mucho más pequeñas que una moneda de diez centavos, y sus raíces son similares a hilos y transparentes. Para llevar el proceso de producción de raíces laterales a la luz del día, Strader buscó la ayuda de Christopher Topp, investigador principal del Centro de Ciencias de Plantas de Danforth. Topp utilizó una técnica no destructiva para capturar las primeras imágenes tridimensionales en serie de las plantas de Arabidopsis en desarrollo, una hazaña que es notable, dada la cantidad de investigación que se ha realizado con esta planta modelo.

Lo que descubrieron es útil porque los mecanismos moleculares que regulan la arquitectura de la raíz están poco estudiados.

Comprender por qué y cómo las plantas crean diferentes tipos de arquitecturas de raíz puede ayudar a desarrollar plantas que puedan hacer frente a distintas condiciones y ambientes del suelo. En el trabajo de seguimiento, Strader ya comenzó a ver cómo los mutantes TOB1 responden de manera diferente en suelos con diferentes micronutrientes.

«Cuando te deshaces de los frenos, simplemente te vuelves loco», dijo Strader. «Al principio, esto parece ser un buen rasgo agrícola. Usted quiere que todas sus plantas en el suelo exploren más tierra para obtener más nutrientes, para obtener más raíces en el agua.

«Pero, si nunca tienes un freno, pierdes tu tiempo haciendo más y más de estos», dijo. «Probablemente en algún momento del ciclo de vida de la planta, este enfoque lento pero constante es mejor que el de todos, ‘hagamos raíces laterales en todas partes’, una».


Leer más


Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *