Un nuevo descubrimiento sobre cómo las plantas detectan la luz y crecen podría dar lugar a cultivos más resistentes


Investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison han descubierto dónde actúa un fotorreceptor importante dentro de los tallos de las plantas, y el hallazgo podría ayudar a los agricultores a mejorar la tasa de éxito de cultivos como la soja.


Por Elise Mahon, Universidad de Wisconsin-Madison


Publicada en la revista Current Biology , la investigación aporta nuevos conocimientos sobre cómo las plántulas detectan la luz en su entorno e informan su estrategia de crecimiento .

Los investigadores sabían que los fotorreceptores ayudan a las plántulas a detectar cuándo han alcanzado suficiente luz solar, cuándo dejar de alargar sus tallos y cuándo comenzar la fotosíntesis para producir energía . Pero hasta ahora, no estaban seguros de en qué parte de la plántula actuaban estos fotorreceptores y tuvieron que observar la planta entera para estudiar los fenómenos resultantes.

«Por primera vez, nos dimos cuenta de que el efecto de estos fotorreceptores no se produce en todas partes a lo largo del tallo y que diferentes fotorreceptores controlan diferentes regiones del tallo», explica Edgar Spalding, profesor emérito de botánica en la Universidad de Wisconsin-Madison.

Spalding, junto con el estudiante de doctorado Julian Bustamante y el científico de datos Nathan Miller, aislaron los efectos de ciertos fotorreceptores mediante la edición de manipulación genética y fotografiaron el crecimiento de pequeñas plántulas en proceso de germinación con cámaras de alta sensibilidad. Analizaron las fotografías con aprendizaje automático y los recursos informáticos de alto rendimiento de la UW para determinar dónde cada fotorreceptor controlaba el crecimiento en el tallo.

El establecimiento de la planta (el desarrollo temprano y saludable de una planta que echa raíces en el suelo) es un indicador fundamental del éxito del cultivo. Comprender con precisión cómo contribuyen los fotorreceptores a este período vulnerable del crecimiento es de gran interés tanto para los agricultores como para los investigadores.

Para brotar, una planta alarga su tallo para atravesar el suelo hasta que sus fotorreceptores detecten suficiente luz solar que le permita generar su propia energía mediante la fotosíntesis. Antes de eso, debe depender de la reserva limitada de energía y nutrientes almacenados en su semilla.

A veces, después de que las plántulas emergen del suelo, pueden volver a quedar cubiertas por la tierra del viento, de algún animal que busca alimento o de otros factores. Sin una exposición adecuada a la luz solar, los fotorreceptores envían señales a la planta de que ya no puede generar energía mediante la fotosíntesis. Pero gracias a un fotorreceptor llamado criptocromo-1 (cry1), ese no es el fin de la plántula.

Spalding y su equipo descubrieron que cry1 no sólo controla el alargamiento de la parte superior del tallo de la planta, sino que también juega un papel importante en lograr que la planta vuelva a recibir la luz solar.

Cuando una planta comienza a brotar, cry1 evita que la planta se alargue por completo, ahorrando así algo de energía y longitud del tallo. De esa manera, cuando una plántula se vuelve a cubrir, este fotorreceptor puede indicarle a la planta que alargue su tallo hasta que vuelva a estar por encima del suelo.

Los investigadores podrían usar este nuevo conocimiento para alterar genéticamente las semillas y mejorar el papel de cry1, asegurando que los cultivos vulnerables tengan la longitud de elongación de respaldo y la energía que necesitan para resurgir si se cubren nuevamente.

Spalding espera que este trabajo ayude a enfocar futuras áreas de investigación en innovación de cultivos y crear plantas más resistentes que produzcan un rendimiento más rentable.

Más información: Julian A. Bustamante et al, Sitios de acción separados para los receptores de luz azul cry1 y phot1 en el hipocótilo de Arabidopsis, Current Biology (2024). DOI: 10.1016/j.cub.2024.11.021