Revelando cómo las plantas se ramifican para acceder al agua

Una nueva investigación ha descubierto cómo las raíces de las plantas perciben la disponibilidad de humedad en el suelo y luego adaptan su forma para optimizar la adquisición de agua.

El descubrimiento podría permitir el cultivo de cultivos que sean más adaptables a los cambios en las condiciones climáticas, como la escasez de agua, y ayudar a garantizar la seguridad alimentaria en el futuro.

Estos hallazgos, publicados en la revista. CienciaDescriba un nuevo mecanismo molecular descubierto por equipos colaboradores en las universidades de Nottingham y Durham, financiado principalmente por un premio conjunto del BBSRC.

Las raíces son críticas para que las plantas adquieran agua y nutrientes solubles del suelo. El agua es esencial para el crecimiento de las plantas, pero las condiciones climáticas cambiantes hacen que la adquisición de humedad del suelo sea aún más difícil. Las plantas pueden adaptarse a diferentes condiciones de humedad del suelo al alterar su arquitectura de la raíz, pero hasta ahora no se entendía cómo se hace esto.

Las ramas de la raíz solo se forman cuando están en contacto directo con la humedad del suelo mediante una respuesta adaptativa denominada «hidropatternación». El profesor Malcolm Bennett, de la Universidad de Nottingham, y el profesor Ari Sadanandom, del Departamento de Biociencias de la Universidad de Durham, descubrieron que el hidratamiento está controlado por un gen maestro de ramificación llamado ARF7. Sus equipos observaron que las raíces de las plantas que carecían de ARF7 ya no podían hidratarse. Los investigadores concluyeron que cuando las raíces se exponen a la humedad, ARF7 permanece activo y promueve la ramificación de la raíz, pero cuando se expone al aire, el ARF7 se modifica e inactiva, bloqueando la ramificación de la raíz.

El profesor Sadanandom explicó: «Las plantas son relativamente inmóviles y, por lo tanto, su crecimiento y desarrollo dependen en gran medida de su entorno. Nuestra investigación ha identificado la proteína particular que puede modificar e incluso inactivar la ramificación de la raíz, lo que limita el crecimiento y el desarrollo de la planta.

«Esto es muy emocionante, ya que nos abre la posibilidad de adaptar esta interacción de proteínas y potencialmente desarrollar plantas que podrían continuar ramificando incluso en condiciones difíciles como la escasez de agua».

El profesor Bennett concluyó: «El agua es fundamental para el crecimiento, desarrollo y, en última instancia, su supervivencia de las plantas. Sorprendentemente, la comprensión de cómo las plantas perciben la disponibilidad de agua hasta ahora ha sido ignorada por los científicos. Al estudiar cómo las raíces de las plantas modifican su ramificación en respuesta a la disponibilidad de agua, hemos «descubrió un nuevo mecanismo molecular. Esto representa un gran paso adelante y abre el camino para que los mejoradores desarrollen nuevos cultivos que se adapten mejor al cambio climático y ayuden a brindar seguridad alimentaria mundial».

La seguridad alimentaria representa un problema global acuciante. La producción de cultivos debe duplicarse para 2050 para seguir el ritmo del crecimiento de la población mundial. Este objetivo es aún más desafiante dado el impacto del cambio climático en la disponibilidad de agua y el impulso para reducir los insumos de fertilizantes para hacer que la agricultura sea más ambientalmente sostenible. En ambos casos, el desarrollo de cultivos con agua mejorada y eficiencia de absorción de nutrientes proporcionaría una solución.