El descubrimiento aumenta la probabilidad de cultivar alimentos a pesar de la sequía

Durante la última década, el equipo de investigación ha buscado crear un atlas molecular de raíces de cultivos, en el que las plantas detectan los efectos de la sequía y otras amenazas ambientales por primera vez. Al hacerlo, descubrieron genes que los científicos pueden usar para proteger a las plantas de estas tensiones.

Su trabajo, publicado hoy en la revista Cell, logró un alto grado de comprensión de las funciones de la raíz porque combinó datos genéticos de diferentes células de raíces de tomate cultivadas tanto en interiores como en exteriores.

«Los investigadores a menudo hacen experimentos de laboratorio y de invernadero, pero los agricultores cultivan cosas en el campo, y estos datos también miran muestras del campo», dijo Neelima Sinha, profesora de biología vegetal de UC Davis y coautora del artículo.

Los datos proporcionaron información sobre los genes que le dicen a la planta que haga tres cosas clave.

Los xilemas son vasos huecos en forma de tubo que transportan agua y nutrientes desde las raíces hasta los brotes. Sin transporte en el xilema, la planta no puede crear su propio alimento a través de la fotosíntesis.

«Los xilemas son muy importantes para apoyar a las plantas contra la sequía, la sal y otras tensiones», dijo la autora principal del estudio, Siobhan Brady, profesora de biología vegetal en UC Davis.

A su vez, sin el transporte de minerales vegetales en el xilema, los humanos y otros animales tendrían menos vitaminas y nutrientes esenciales para nuestra supervivencia. Además de algunos jugadores típicos necesarios para formar el xilema, se han encontrado nuevos genes sorprendentes.

El segundo conjunto clave de genes son los que dirigen una capa de raíz externa para producir lignina y suberina. Suberin es la sustancia clave en el corcho y rodea las células vegetales en una capa gruesa, reteniendo el agua durante la sequía.

Los cultivos como los tomates y el arroz tienen suberina en sus raíces. Los frutos de la manzana tienen suberina rodeando sus células externas. Dondequiera que ocurra, evita que la planta pierda agua. La lignina también impermeabiliza las células y proporciona soporte mecánico.

«La suberina y la lignina son formas naturales de protección contra la sequía y ahora que se han identificado los genes que las codifican en esta capa celular muy específica, estos compuestos pueden potenciarse», dijo la coautora del estudio, Julia Bailey-Serres, profesora de genética de la Universidad de California (UC). en el río.

«Estoy encantado de haber aprendido tanto sobre los genes que regulan esta capa de barrera contra la humedad. Es muy importante poder mejorar la tolerancia a la sequía de los cultivos», dijo.

También se ha descubierto que los genes que codifican el meristemo de la raíz de una planta son notablemente similares entre el tomate, el arroz y Arabidopsis, una planta modelo similar a la maleza. El meristemo es la punta de crecimiento de cada raíz y es la fuente de todas las células que forman la raíz.

«Es la región que producirá el resto de la raíz y sirve como un nicho para las células madre», dijo Bailey-Serres. «Determine las propiedades de las raíces mismas, como su tamaño. Tener el conocimiento de esto puede ayudarnos a desarrollar mejores sistemas de raíces».

Brady explicó que cuando los agricultores están interesados ​​en un cultivo en particular, seleccionan plantas que tienen características que pueden ver, como frutas más grandes y atractivas. Es mucho más difícil para los criadores seleccionar plantas con propiedades subterráneas que no pueden ver.

«La ‘mitad oculta’ de una planta, bajo tierra, es fundamental para que los criadores la consideren si quieren cultivar una planta con éxito», dijo Brady. «Poder modificar el meristemo de la raíz de una planta nos ayudará a diseñar cultivos con propiedades más deseables».

Aunque este estudio solo analizó tres plantas, el equipo cree que los resultados se pueden aplicar de manera más amplia.

«El tomate y el arroz están separados por más de 125 millones de años de evolución, sin embargo, todavía vemos similitudes entre los genes que controlan las características clave», dijo Bailey-Serres. «Es probable que estas similitudes también sean válidas para otros cultivos».