Cuando una planta se encuentra en demasiada sombra, redirige sus recursos para alcanzar la luz. El rendimiento de los cultivos y el desarrollo de las raíces se estancan a medida que la planta se enfoca en crecer más alta, esforzándose por elevarse por encima de las plantas vecinas para acceder al sol.
por el laboratorio Cold Spring Harbor
Evitar la sombra es una estrategia de supervivencia vital para un organismo que depende de la fotosíntesis, pero es un problema para los agricultores, dice el profesor asistente del Laboratorio Cold Spring Harbor (CSHL), Ullas Pedmale. Limita la densidad a la que los productores pueden plantar sus cultivos y, por lo tanto, limita los rendimientos.
“Debido al hacinamiento, existe una competencia por la luz del sol, por lo que su opción es crecer más”, dice Pedmale. Él añade:
“Las plantas están poniendo toda esta energía para tratar de crecer más, pero ahora es a expensas de las frutas de las que dependemos, la biomasa. Luego también es a expensas de las raíces, por lo que las raíces no crecen”.
Los investigadores han estado estudiando la respuesta de las plantas a la sombra durante décadas con la esperanza de encontrar formas de ayudar a las plantas a florecer en densidades más altas. La mayor parte de esa investigación se ha centrado en los cambios en los tallos y las hojas, pero el equipo de Pedmale quería saber qué sucede bajo tierra cuando una planta se ve privada de luz. Es un problema urgente porque las plantas sin sistemas de raíces fuertes son más vulnerables a sequías, inundaciones y huracanes, amenazas que se están volviendo más comunes debido al cambio climático.
Usando plantas de tomate y la planta modelo Arabidopsis, el investigador postdoctoral Daniele Rosado y otros miembros del equipo de Pedmale compararon las raíces de las plántulas que crecían en plena luz sin sombra con las raíces más cortas y menos desarrolladas de las plantas que crecían en la sombra. Descubrieron que cientos de genes que las plantas usan para responder al estrés se activaron en las plantas cultivadas a la sombra, incluidas docenas que codifican proteínas llamadas WRKY, que regulan la expresión génica .
Para confirmar que limitan el crecimiento de las raíces, el equipo de Pedmale diseñó plantas en las que los genes WRKY específicos permanecieron altamente activos, independientemente de las condiciones. Descubrieron que las plantas con altos niveles de ciertas proteínas WRKY desarrollaron las mismas raíces atrofiadas que se ven en las plantas cultivadas a la sombra, incluso cuando recibieron mucha luz. Los tallos de la planta, en cambio, crecieron a un ritmo normal. Además, descubrieron que la hormona vegetal etileno (requerida para la maduración de la fruta) también puede estar involucrada en la respuesta a la sombra de las raíces.
Pedmale espera que revelar el papel de estas proteínas en la evitación de la sombra ayude a los investigadores a desarrollar mejores plantas de alto rendimiento : plantas que puedan prosperar en condiciones de mayor aglomeración, soportar condiciones climáticas extremas y tal vez incluso reducir el calentamiento global al extraer dióxido de carbono del aire y llevarlo a extensos sistemas de raíces .
Más información: Los factores de transcripción WRKY y la señalización de etileno modifican el crecimiento de la raíz durante la respuesta de evitación de la sombra, Plant Physiology (2021). DOI: 10.1093/plphys/kiab493
