Los sistemas radiculares de las plantas son vitales para su supervivencia y productividad. Gracias a ellos los vegetales absorben agua y nutrientes del suelo. Pero la importancia de la arquitectura radicular –distribución de las raíces en el suelo– va mucho más allá de las propias plantas: científicos del Instituto Salk de Estudios Biológicos, en Estados Unidos, han descubierto cómo controlar el crecimiento de las raíces. Y están convencidos de que ese control puede ayudar a salvar cultivos, e incluso a mitigar el cambio climático.
A medida que las raíces absorben agua y nutrientes del suelo circundante, crecen, se estiran y desarrollan diferentes arquitecturas. Las raíces de algunas plantas permanecen en las capas poco profundas del suelo, mientras que las de otras alcanzan zonas más profundas.
El acceso de las raíces a los nutrientes y al agua determinan la capacidad de la planta para resistir el agotamiento de nutrientes y condiciones climáticas extremas como la sequía. Los científicos de Salk han conseguido desvelar cómo una conocida hormona vegetal es crucial para controlar el ángulo en el que crecen las raíces.
El estudio, publicado en 'Cell Reports', demuestra que la hormona llamada etileno está involucrada en la regulación de los ángulos laterales de las raíces que dan forma a los sistemas radiculares.
Este descubrimiento abre la puerta a controlar la dirección del crecimiento de las raíces y, por lo tanto, a diseñar plantas y cultivos que puedan resistir el estrés ambiental del cambio climático y la sequía, así como eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera y almacenarlo en las profundidades del subsuelo para ayudar mitigar el cambio climático.
Almacenamiento de carbono
"Las raíces profundas favorecen un almacenamiento de carbono más duradero en el suelo y pueden hacer que las plantas sean más resistentes a la sequía, por lo que la capacidad de controlar cómo crecen las raíces profundas es realmente emocionante para los científicos que buscan diseñar mejores sistemas de raíces", señala el autor principal del estudio, Wolfgang Busch.
"Estamos especialmente entusiasmados al comprobar que la vía que encontramos se conserva en muchos tipos de plantas, lo que significa que nuestros hallazgos pueden aplicarse ampliamente para optimizar la arquitectura de las raíces en todas las plantas terrestres, incluidos los cultivos alimentarios, forrajeros y combustibles", subraya.
Los factores ambientales, como la precipitación promedio o la abundancia de ciertos nutrientes, pueden influir en la forma del sistema de raíces de una planta.
El ángulo en el que crecen las raíces produce resultados diferentes en la arquitectura radicular general: los ángulos de raíz horizontales crean un sistema de raíces menos profundo y los ángulos de raíces verticales crean un sistema de raíces más profundos. Pero los científicos no entendían hasta ahora claramente cómo se determinaban estos ángulos de raíz a nivel molecular.
Hormonas vegetales como las auxinas y las citoquininas se han relacionado con el ángulo de crecimiento de las raíces en el pasado, pero los mecanismos de esa conexión seguían siendo poco comprendidos.
En la búsqueda de moléculas y vías implicadas en el establecimiento del ángulo de crecimiento de las raíces, el equipo analizó genéticamente ejemplares de Arabidopsis thaliana (pequeña planta con flores de la familia de la mostaza) en busca de cambios en el sistema de raíces en respuesta a miles de moléculas.
Crear "plantas ideales"
"Nos dimos cuenta de que una molécula llamada mebendazol hacía que las raíces crecieran más horizontalmente", explica el primer autor Wenrong He. "Cuando buscamos con qué proteínas diana o vías interactuaba el mebendazol para tener ese efecto, descubrimos que era la señalización del etileno. El hecho de que el etileno desempeñara un papel tan esencial en la arquitectura del sistema radicular era realmente intrigante", comenta He.
El equipo observó que los genes de la vía de señalización del etileno se activaban en respuesta al mebendazol y, a su vez, la vía llevaba a cabo los cambios resultantes en el crecimiento de las raíces. La investigación bioquímica de esta relación reveló que el mebendazol inhibe la actividad de una proteína quinasa llamada CTR1. Esta enzima regula negativamente la señalización del etileno, lo que a su vez promueve un sistema de raíces poco profundo.
"Dado que la señalización del etileno es un proceso ampliamente conservado en las plantas terrestres, centrarse en la ruta del etileno es una técnica muy prometedora para la ingeniería del sistema radicular", afirma Busch. "Con suerte, ahora podremos utilizar esta herramienta para hacer que las especies de cultivos sean más resistentes y crear 'plantas ideales' que capturen más carbono bajo tierra para ayudar en la lucha contra el cambio climático".
La implicación ahora descubierta del etileno en la arquitectura del sistema radicular inspira nuevas preguntas a los científicos, incluyendo si existe otra molécula que, a diferencia del mebendazol, haga que los sistemas radiculares sean más profundos, o si hay genes específicos en la vía de señalización del etileno, ya bien catalogada, que puedan ser dirigidos más eficazmente a promover raíces más profundas en cultivos y plantas.
Informe de referencia, en este enlace.
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