Una ruptura molecular para el crecimiento de las raíces


Las raíces son esenciales para alcanzar agua y nutrientes, para anclarse al suelo, pero también para interactuar y comunicarse con los microorganismos del suelo. 


por la Universidad Técnica de Munich


Una raíz larga permite que la planta alcance capas de suelo más profundas y húmedas, por ejemplo, durante la sequía. Una raíz menos profunda con muchos pelos radiculares es buena para la absorción de fosfato, ya que el fosfato se encuentra principalmente en las capas superiores del suelo.

Caroline Gutjahr, profesora de Genética Vegetal en la Facultad de Ciencias de la Vida TUM en Weihenstephan, y su equipo descubrieron nuevas interacciones hormonales que influyen en el crecimiento de las raíces de las plantas .

¿Por qué algunas raíces de plantas tienen pelos largos y otras tienen pelos cortos?

«Descubrimos que la proteína SMAX1 actúa como un freno molecular para la producción de etileno», dice Caroline Gutjahr. El etileno es una hormona vegetal que se considera que desencadena o acelera la maduración de muchas frutas y verduras, pero también puede desencadenar otros procesos en las plantas . Si la planta produce menos hormona gaseosa, la planta es estimulada a desarrollar raíces largas y pelos radiculares cortos.

El supresor «SMAX1» se puede eliminar activando la llamada vía de señalización de karrikin , que es desencadenada por otra hormona. Esto activa la producción de etileno, lo que da como resultado raíces primarias cortas y pelos radiculares alargados.

Esta es la primera vez que los científicos logran identificar y comprender un proceso molecular activado por la vía de señalización de karrikin y mostrar un mecanismo molecular mediante el cual esta vía de señalización regula un proceso de desarrollo en las plantas.

Una ruptura molecular para el crecimiento de las raíces
Una raíz menos profunda con muchos pelos radiculares es buena para la absorción de fosfato, ya que el fosfato se encuentra principalmente en las capas superiores del suelo. Crédito: Kartikye Varshney / TUM

La diversidad vegetal también se refleja en los mecanismos moleculares.

«Sorprendentemente, este mecanismo tiene un impacto significativo en las raíces de la leguminosa Lotus japonicus, la planta modelo de guisantes, frijoles y lentejas, en la que llevamos a cabo nuestra investigación», dice Gutjahr.

Por el contrario, el equipo de investigación observó una influencia mucho más débil en las raíces de otra planta modelo, Arabidopsis thaliana o thale cress, que está relacionada con las plantas de col.

“Esto demuestra que la diversidad de las plantas no solo se refleja en su apariencia, sino también en el efecto de sus desencadenantes moleculares sobre el crecimiento”, concluye el investigador.

La relevancia de mejorar el crecimiento de raíces para el fitomejoramiento

“Si entendemos con mayor precisión cómo se regula el crecimiento de las raíces a nivel molecular y en coordinación con los estímulos ambientales , podemos cultivar cultivos que sean más capaces de hacer frente a condiciones ambientales desfavorables y, por lo tanto, producir rendimiento incluso bajo estrés”, explica el científico.

Es por eso que su grupo de investigación ahora está investigando cómo las vías de señalización hormonal identificadas (señalización de karrikin y etileno) reaccionan a diferentes condiciones ambientales. Esperan descubrir cómo estas dos vías de señalización colaboran con los sensores que permiten a las plantas percibir diversas influencias ambientales para ajustar el crecimiento de las raíces para beneficiar la supervivencia y el rendimiento de las plantas.

Más información: Samy Carbonnel et al, El regulador de señalización de karrikin SMAX1 controla el desarrollo de raíces y raíces de Lotus japonicus mediante la supresión de la biosíntesis de etileno, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2020). DOI: 10.1073/pnas.2006111117



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