09 Feb 2023
Más cerca de plantas “superadaptables”: determinan que la interacción entre ciertas proteínas de las raíces promueve su crecimiento en condiciones desfavorables
Fruto de un convenio internacional entre investigadores de la Fundación Instituto Leloir y de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad de Hunan, en China, el estudio estableció el mecanismo molecular por el cual los pelos radicales de las plantas – encargados de absorber agua y nutrientes del suelo– se hacen más extensos en condiciones de baja temperatura y deficiencia de nutrientes. Un hallazgo clave para pensar soluciones frente a los efectos del cambio climático.
Luego del estrés que genera la sequía en las plantas, el causado por las bajas temperaturas es una de las condiciones más desfavorables para su crecimiento, y también afecta la distribución geográfica de los cultivos. Por eso, el estudio de ciertas células de las raíces encargadas de absorber agua y nutrientes y de interactuar con microorganismos del suelo –llamadas pelos radicales–, es clave para pensar en el desarrollo de plantas “superadaptables” a condiciones ambientales adversas, sobre todo cuando los efectos del cambio climático ya se hacen notar con fuerza.
“Habíamos identificado que las plantas sometidas a 10°C presentaban un crecimiento exacerbado de la longitud de los pelos radicales similar al que les producen condiciones de bajos niveles de fosfato y nitrato, que los impulsan a encontrar concentraciones de estos nutrientes para permitir el desarrollo vegetal; entonces, hipotetizamos que la baja temperatura afecta la disponibilidad y movilidad de los nutrientes y de agua hacia la raíz que promueve el crecimiento de los pelos”, señala el doctor en Biología José Manuel Estévez, jefe del Laboratorio Bases Moleculares del Desarrollo Vegetal de la Fundación Instituto Leloir (FIL).
Junto a su grupo, Estévez logró determinar el mecanismo molecular por el cual los pelos radicales de las plantas se hacen más extensos en condiciones de baja temperatura y deficiencia de nutrientes. “Esto sienta las bases para el desarrollo de plantas superadaptables, con pelos más largos que permitan una mayor absorción de nutrientes en condiciones desfavorables, promoviendo así el desarrollo y crecimiento de la raíz y de la planta en general”, asegura el investigador. Y explica que “uno de los rasgos peculiares de los pelos radicales es que pueden crecer varios cientos de veces su tamaño original”.
El biólogo Javier Martínez Pacheco, del laboratorio de Estévez en la FIL, es el primer autor del trabajo publicado en la revista New Phytologist. El estudio se realizó con ejemplares de Arabidopsis thaliana, una planta que comparte mecanismos biológicos con los cultivos de mayor importancia agrícola, como el maíz, el trigo y la soja. E involucró a laboratorios de diversos países incluyendo China, Chile, Alemania, Francia y República Checa, así como a otros colegas de Argentina. Se trata del cuarto trabajo que surge como fruto de un convenio internacional firmado en 2019 para afianzar la colaboración científica entre el grupo de Estévez en la FIL y el Laboratorio Bases de Adaptación Celular que lidera el profesor Feng Yu en la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad de Hunan, en China.
Avance prometedor
Los científicos sometieron a diversos tratamientos de temperatura y a bajos niveles de nutrientes a diferentes ejemplares modificados genéticamente de Arabidopsis thaliana. Por medio de distintos estudios (fenotipado, microscopia confocal, western blot e inmunofluorescencia) lograron identificar a tres proteínas con un rol activo en este mecanismo que permite el crecimiento del pelo radical: el receptor de membrana FERONIA, el complejo quinasa TOR y la proteína GTPasa ROP2.
“Estas proteínas tienen diversas funciones previamente descritas, pero nuestra investigación brinda información novedosa sobre su interrelación en el contexto del crecimiento y desarrollo del pelo radical bajo condiciones de frío y escasez de nutrientes”, enfatiza Estévez.
Si bien en el laboratorio de Estévez se dedican a la investigación básica, también está presente la búsqueda de una aplicación práctica de sus investigaciones que favorezca el desarrollo de cultivos comerciales. “Que una planta que se cultive en temporada de otoño o invierno tenga pelos más largos puede ayudar a una mayor absorción de nutrientes y agua del suelo favoreciendo su desarrollo desde etapas tempranas; y, al tener un mejor anclaje, a que la raíz pueda alcanzar una mayor profundidad, permitiendo la extracción de nutrientes de capas del suelo más profundas”, concluye el investigador.
“Habíamos identificado que las plantas sometidas a 10°C presentaban un crecimiento exacerbado de la longitud de los pelos radicales similar al que les producen condiciones de bajos niveles de fosfato y nitrato, que los impulsan a encontrar concentraciones de estos nutrientes para permitir el desarrollo vegetal; entonces, hipotetizamos que la baja temperatura afecta la disponibilidad y movilidad de los nutrientes y de agua hacia la raíz que promueve el crecimiento de los pelos”, señala el doctor en Biología José Manuel Estévez, jefe del Laboratorio Bases Moleculares del Desarrollo Vegetal de la Fundación Instituto Leloir (FIL).
Junto a su grupo, Estévez logró determinar el mecanismo molecular por el cual los pelos radicales de las plantas se hacen más extensos en condiciones de baja temperatura y deficiencia de nutrientes. “Esto sienta las bases para el desarrollo de plantas superadaptables, con pelos más largos que permitan una mayor absorción de nutrientes en condiciones desfavorables, promoviendo así el desarrollo y crecimiento de la raíz y de la planta en general”, asegura el investigador. Y explica que “uno de los rasgos peculiares de los pelos radicales es que pueden crecer varios cientos de veces su tamaño original”.
El biólogo Javier Martínez Pacheco, del laboratorio de Estévez en la FIL, es el primer autor del trabajo publicado en la revista New Phytologist. El estudio se realizó con ejemplares de Arabidopsis thaliana, una planta que comparte mecanismos biológicos con los cultivos de mayor importancia agrícola, como el maíz, el trigo y la soja. E involucró a laboratorios de diversos países incluyendo China, Chile, Alemania, Francia y República Checa, así como a otros colegas de Argentina. Se trata del cuarto trabajo que surge como fruto de un convenio internacional firmado en 2019 para afianzar la colaboración científica entre el grupo de Estévez en la FIL y el Laboratorio Bases de Adaptación Celular que lidera el profesor Feng Yu en la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad de Hunan, en China.
Avance prometedor
Los científicos sometieron a diversos tratamientos de temperatura y a bajos niveles de nutrientes a diferentes ejemplares modificados genéticamente de Arabidopsis thaliana. Por medio de distintos estudios (fenotipado, microscopia confocal, western blot e inmunofluorescencia) lograron identificar a tres proteínas con un rol activo en este mecanismo que permite el crecimiento del pelo radical: el receptor de membrana FERONIA, el complejo quinasa TOR y la proteína GTPasa ROP2.
“Estas proteínas tienen diversas funciones previamente descritas, pero nuestra investigación brinda información novedosa sobre su interrelación en el contexto del crecimiento y desarrollo del pelo radical bajo condiciones de frío y escasez de nutrientes”, enfatiza Estévez.
Si bien en el laboratorio de Estévez se dedican a la investigación básica, también está presente la búsqueda de una aplicación práctica de sus investigaciones que favorezca el desarrollo de cultivos comerciales. “Que una planta que se cultive en temporada de otoño o invierno tenga pelos más largos puede ayudar a una mayor absorción de nutrientes y agua del suelo favoreciendo su desarrollo desde etapas tempranas; y, al tener un mejor anclaje, a que la raíz pueda alcanzar una mayor profundidad, permitiendo la extracción de nutrientes de capas del suelo más profundas”, concluye el investigador.