La supervivencia y productividad de las plantas dependen de la importancia de sus sistemas de raíces. Estas intrincadas redes permiten a las plantas extraer agua y nutrientes esenciales del suelo de forma eficaz. Sin embargo, el impacto de la arquitectura radicular, que abarca la disposición espacial de las raíces en el suelo, se extiende mucho más allá del ámbito de las plantas. Investigadores del Instituto Salk de Estudios Biológicos de Estados Unidos han desentrañado con éxito los mecanismos que regulan el crecimiento de las raíces. Sus hallazgos ofrecen perspectivas prometedoras para salvaguardar el rendimiento de los cultivos y potencialmente mitigar los efectos del cambio climático.
Con todo ello, se cree que controlar el crecimiento de las raíces de las plantas podría ayudar con el cambio climático.
Proceso de las raíces
Las raíces pasan por un proceso de crecimiento y expansión, extrayendo agua y nutrientes vitales del suelo en el que están incrustadas. Este crecimiento conduce al desarrollo de estructuras arquitectónicas distintas dentro de las raíces. Mientras que ciertas plantas tienen raíces que permanecen confinadas a las capas superiores del suelo, otras poseen raíces que se extienden a regiones más profundas.
La capacidad de la planta para resistir el agotamiento de nutrientes y las duras condiciones climáticas, como la sequía, depende de su acceso a nutrientes y agua a través del sistema radicular. Los científicos del Instituto Salk han descubierto con éxito el papel fundamental de una hormona vegetal ampliamente reconocida en la regulación de la dirección en la que crecen las raíces.
En una publicación reciente en la revista ‘Cell Reports’, los investigadores han demostrado que la hormona etileno desempeña un papel crucial en el control de los ángulos laterales de las raíces, que en última instancia determinan la estructura de los sistemas radiculares.
Manipulación del crecimiento de las raíces
La revelación de este avance presenta una oportunidad para manipular la trayectoria del desarrollo de las raíces, permitiendo la creación de plantas y cultivos resilientes capaces de soportar los desafíos planteados por el cambio climático y la escasez de agua. Además, estas plantas tienen el potencial de extraer dióxido de carbono de la atmósfera y almacenarlo de forma segura en las profundidades de la tierra, desempeñando un papel crucial en la mitigación de los efectos del cambio climático.
«La capacidad de regular la profundidad del crecimiento de las raíces es motivo de gran entusiasmo para los científicos que buscan desarrollar sistemas más eficientes», afirma Wolfgang Busch, autor principal del estudio. Esto se debe a que las raíces profundas tienen una función importante a la hora de mejorar el almacenamiento de carbono en el suelo y aumentar la resistencia de las plantas a la sequía.
El investigador subraya que está particularmente emocionado al descubrir que el camino que identificaron se conserva en numerosas especies de plantas. Esto significa que sus hallazgos tienen amplias implicaciones y pueden utilizarse para mejorar la estructura de las raíces de varias plantas terrestres, incluidos cultivos importantes como alimento, forraje y combustible.
Forma del sistema de raíces
La forma del sistema de raíces de una planta puede verse influenciada por varios factores ambientales, incluida la precipitación promedio y la disponibilidad de nutrientes específicos.
Los científicos llevan mucho tiempo desconcertados por los mecanismos moleculares que dictan el ángulo en el que crecen las raíces, ya que este ángulo tiene un impacto significativo en la arquitectura general del sistema radicular. Específicamente, los ángulos de raíz horizontales dan como resultado sistemas de raíces menos profundos, mientras que los ángulos de raíces verticales conducen a sistemas de raíces más profundos. Sin embargo, los factores precisos que determinan estos ángulos han sido difíciles de alcanzar hasta hace poco.
En estudios previos, se han establecido asociaciones entre hormonas vegetales como auxinas y citoquininas y el ángulo de crecimiento de las raíces. Sin embargo, los mecanismos específicos que subyacen a esta relación no se han comprendido completamente.
Para descubrir las moléculas y vías específicas responsables de determinar el ángulo en el que crecen las raíces, el equipo de investigación realizó un análisis genético de Arabidopsis thaliana, una pequeña planta con flores perteneciente a la familia de la mostaza. Observaron meticulosamente cómo el sistema de raíces de la planta respondía a una amplia gama de miles de moléculas diferentes, todo en la búsqueda de crear las «plantas ideales» perfectas.
Mebendazol
El primer autor, Wenrong He, revela que hicieron una observación interesante sobre el crecimiento de las raíces cuando se exponen a una molécula llamada mebendazol. Específicamente, notaron que el mebendazol hacía que las raíces crecieran de manera más horizontal. La curiosidad los llevó a investigar las proteínas o vías con las que interactuaba el mebendazol para producir este efecto y descubrieron que estaba relacionado con la señalización del etileno. La importancia de la participación del etileno en la configuración de la estructura del sistema radicular fue particularmente fascinante para He.
Tras una observación cuidadosa, el equipo de investigación observó que la activación de genes dentro de la vía de señalización del etileno era una respuesta directa a la presencia de mebendazol. Como resultado, esta vía facilitó las posteriores alteraciones en el crecimiento de las raíces. Un análisis más detallado de esta intrincada conexión a través de investigaciones bioquímicas reveló que el mebendazol obstaculiza efectivamente el funcionamiento de una proteína quinasa específica conocida como CTR1. Es esta enzima particular la que juega un papel negativo en la regulación de la señalización del etileno, lo que en última instancia conduce a la promoción de una sistema radicular superficial.
Busch explica que debido a la naturaleza generalizada de la señalización del etileno en las plantas terrestres, dirigir los esfuerzos hacia la vía del etileno es muy prometedor para mejorar los sistemas de raíces. El objetivo es utilizar esta técnica para desarrollar especies de cultivos que sean más resistentes y capaces de secuestrar mayores cantidades de carbono bajo tierra, ayudando así en la batalla contra el cambio climático. El reciente descubrimiento de la participación del etileno en la arquitectura del sistema radicular plantea nuevas preguntas para los científicos. Ahora están explorando la posibilidad de identificar moléculas alternativas, distintas del mebendazol, que puedan estimular un crecimiento más profundo de las raíces. Además, los investigadores están investigando si existen genes específicos dentro de la vía de señalización del etileno ampliamente documentada que puedan ser dirigidos de manera más efectiva para promover raíces más profundas en cultivos y plantas.
Espero que con esta información puedan conocer más sobre cómo controlar el crecimiento de las raíces de las plantas podría ayudar con el cambio climático.