Descubrieron una increíble reacción de las plantas que promete su rediseño en el laboratorio
Científicos argentinos, junto a otros expertos internacionales, encontraron que, frente a temperaturas elevadas, producen en exceso una hormona que les permite extender la longitud de sus raíces y así poder captar la humedad contenida a una mayor profundidad del suelo
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SAN CARLOS DE BARILOCHE.- Un nuevo hallazgo del que participaron científicos argentinos podría ayudar a un mejor rendimiento de los cultivos en un contexto de calentamiento global: frente a temperaturas elevadas, las plantas aumentan el crecimiento de sus raíces y lo hacen “hackeando” su propio sistema hormonal.
El descubrimiento fue realizado por expertos de la Fundación Instituto Leloir y de la Facultad de Agronomía de la Universidad de Buenos Aires (Fauba), en colaboración con investigadores del Instituto Salk y la Universidad de Duke, en Estados Unidos. Tal como explicaron en respuesta al aumento de la temperatura en el ambiente, las plantas producen en exceso una hormona que les permite extender la longitud de sus raíces y así poder captar la humedad contenida a una mayor profundidad del suelo. Y lo hacen a partir de una reconfiguración de su sistema interno de señalización.
“Entran en juego una serie de proteínas conocidas, que la planta usa para responder a una de sus hormonas de crecimiento más importantes: la auxina. Sabíamos que, cuando se agrega auxina, la raíz crece menos. Sin embargo, en nuestro estudio comprobamos que la temperatura aumenta el nivel de auxina pero, en vez de inhibir el crecimiento de la raíz y de sus células, lo promueve”, aseguró el ingeniero agrónomo Jorge Casal, jefe del Laboratorio de Fisiología Molecular de Plantas de la Fundación Instituto Leloir y del Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura, de la Facultad de Agronomía de la UBA.
Los trabajos resultan claves para poder pensar cómo generar en el laboratorio plantas con raíces más largas, y así mejorar su capacidad de encontrar agua. “De esa forma van a poder tolerar condiciones de sequía que, debido al cambio climático, lamentablemente son cada vez más frecuentes”, sumó Casal.
Para lograr que la misma hormona que limita el crecimiento de las raíces también lo estimule, las plantas recurren a un comportamiento inesperado: “reacomodan” los componentes de señalización de la auxina cuando sube la temperatura.
Uno de los coautores principales de la investigación en la Argentina, Matías Ezequiel Pereyra, becario posdoctoral del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (Conicet), explicó que, frente al calor, las proteínas o “factores de transcripción” ARF7 y ARF19 “se mueven del citoplasma al núcleo de la célula para regular la expresión de genes que promueven el crecimiento celular, algo que se desconocía”.
Su colega Belén Borniego añadió que, en simultáneo, se bloquean otras reacciones moleculares y se obtiene una respuesta distinta a la que se verifica a temperaturas más bajas. El estudio se realizó sobre Arabidopsis thaliana, la planta modelo para estudios de biología vegetal.
De forma complementaria, el grupo estadounidense dirigido por Lucía Strader y encabezado por Edward Wilkinson y Katelyn Sageman-Furnas, de la Universidad de Duke y el Instituto Salk, respectivamente, demostró que con altas temperaturas hay una mayor estabilidad de las proteínas ARF7 y ARF19, lo que permite que la planta responda con más fuerza al calor.
Strader señaló que la auxina es una hormona vegetal fundamental que controla tanto la división como la expansión celular, orquestando así numerosos eventos de desarrollo y respuestas ambientales. En ese sentido, la morfogénesis vegetal normal y las respuestas ambientales requieren la integración de múltiples señales para modular la respuesta, la biosíntesis, el transporte y las formas de almacenamiento de la auxina.
“Desde hace mucho tiempo se sabe que las plantas crecen a ritmos diferentes a temperaturas diferentes. Ahora hemos descubierto esta proteína que puede detectar directamente la temperatura y, en consecuencia, ajustar el crecimiento de las raíces, lo que supone un gran paso hacia la comprensión de cómo las plantas integran las señales ambientales en la vida”, sostuvo Strader.
El calentamiento global hace que la temperatura de las hojas sea más elevada. Asimismo, por el mismo motivo, las plantas pierden más agua a través de la transpiración. Y como aumenta la temperatura del suelo, el agua también se disipa por evaporación, lo que dificulta el acceso a ese recurso vital. Como el crecimiento de las raíces es esencial para acceder al agua y a los nutrientes, el tipo de resistencia descubierto por los expertos podría ayudar a proteger la productividad de los cultivos en condiciones difíciles.
En ese sentido, y como, hasta ahora, los mecanismos de la respuesta adaptativa que hace que las raíces de las plantas sean más largas en un ambiente cálido eran poco conocidos, los científicos consideraron que los nuevos hallazgos –publicados en la revista Nature Communications– podrían contribuir a la mejora genética de cultivos.
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