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Estudio sobre crecimiento de raíces puede llevar a plantas más robustas y productivas

Una gran parte de una planta está escondida debajo del suelo, y en tal lugar, un sistema de raíces enterrado es esencial para la planta: proporciona estabilidad, agua y alimento. En contraste con los mamíferos, donde el plan corporal es definitivo al nacer, la formación de nuevas estructuras de raíz asegura que el sistema de raíces siga creciendo a lo largo de la vida de una planta.

Los laboratorios del Prof. Ive De Smet y el Prof. Tom Beeckman, ambos del
Instituto Flandes de Biotecnología (VIB) de Bélgica, junto con investigadores de la Universidad de Nottingham (Reino Unido), la Universidad de Heidelberg (Alemania) y la Universidad de Copenhague (Dinamarca) identificaron un componente novedoso que controla el desarrollo de las ramificaciones de la raíz que soportan las plantas. Sus hallazgos fueron publicados en la revista Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América.

El Prof. Ive De Smet y su equipo investigan cómo las plantas se enfrentan a los entornos cambiantes, específicamente con temperaturas extremas y estrés por sequía. El Prof. Tom Beeckman y su equipo exploran cómo las raíces (laterales) evolucionaron y se desarrollan. En las plantas, se forman nuevos órganos todo el tiempo. Para hacer esto, debe haber una regulación estricta de cuándo y dónde se forma un nuevo órgano, y de cómo las células que conformarán este órgano necesitan crecer y dividirse.

Para investigar la formación de órganos en las plantas, los investigadores utilizaron la ramificación de las raíces como un sistema modelo. Este proceso ocurre de manera continua a lo largo de la raíz en crecimiento, aumentando sin cesar el sistema radicular, y requiere una coordinación extremadamente precisa de las divisiones celulares asimétricas en las células que pueden dar lugar a nuevas raíces, junto con la sincronización de los procesos en los tejidos circundantes. Esto asegura que las raíces crezcan de la mejor manera posible para aprovechar los nutrientes y el agua del suelo.

El Dr. Ramakrishna (Universidad de Nottingham), quien es el primer autor del estudio, explica cómo el equipo descubrió un nuevo componente a través del cual las plantas controlan esto: “Para identificar nuevos factores involucrados en la ramificación de la raíz, exploramos qué genes se expresan durante las primeras etapas del proceso. Esto llevó a la identificación de una enzima modificadora de la pared celular, una molécula que regula las reacciones químicas, que controla las divisiones celulares que conducen al crecimiento de una nueva raíz. Las mutaciones en el gen que codifica esta enzima provocaron la hinchazón de las células de la raíz que dan lugar a una nueva raíz lateral y dieron como resultado defectos subsiguientes en las primeras divisiones celulares asimétricas durante la formación de las ramas de la raíz”.

Estos resultados muestran que una regulación muy estricta del tamaño de la célula afecta la posición de las divisiones celulares y, por lo tanto, la ubicación y el crecimiento de nuevas ramas de raíz. La identificación de una enzima de la pared celular que actúa en el espacio extracelular que media las divisiones de células madre vegetales, sugiere que debemos tener en cuenta una gama mucho más amplia de proteínas en nuestra búsqueda futura para desenredar el proceso de ramificación de la raíz.

El profesor Tom Beeckman (VIB-UGent) agrega: “Identificar esta enzima es solo un primer paso. El siguiente desafío es desentrañar cómo estas modificaciones de la pared celular controlan el tamaño de la célula y cómo esto se coordina con otros procesos moleculares durante la ramificación de la raíz”.

El Prof. Ive De Smet (VIB-UGent) continúa: “En última instancia, nos esforzamos por entender cómo las plantas responden a su entorno siempre cambiante. Mejorar la arquitectura de la raíz puede contribuir a la estabilización del rendimiento de la planta en condiciones ambientales adversas“.

Este estudio, y las nuevas vías de investigación que abre, podrían conducir a técnicas innovadoras para mejorar la arquitectura de la raíz a favor de mayores rendimientos de cultivos y plantas más resistentes a la sequía y al estrés de nutrientes.

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