Truco de las plantas frente al calor para aumentar el crecimiento de sus raíces

Frente al aumento de la temperatura en el ambiente, las plantas producen en exceso una hormona que, a contramano de lo que se pensaba, les permite extender la longitud de sus raíces y así poder captar la humedad contenida a una mayor profundidad del suelo. Lo hace gracias a la reconfiguración de su sistema interno de señalización.

En dos artículos simultáneos y complementarios publicados en la revista Nature Communications, científicos de la Fundación Instituto Leloir y de la Facultad de Agronomía de la UBA, en colaboración con investigadores del Instituto Salk y la Universidad de Duke, en Estados Unidos, realizaron un hallazgo que puede ayudar a un mejor rendimiento de los cultivos en un contexto de calentamiento global: ante temperaturas elevadas las plantas aumentan la producción de una hormona vegetal llamada auxina para extender la longitud de sus raíces y así acceder a una mayor humedad del suelo. Lo sorprendente es que lo hace “hackeando” su propio sistema hormonal, ya que normalmente el exceso de auxina frena el crecimiento de las células de la raíz.

“Vimos que 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”, explicó a la Agencia CyTA-Leloir el coordinador del trabajo argentino, el ingeniero agrónomo Jorge Casal, jefe del Laboratorio de Laboratorio de Fisiología Molecular de Plantas de la Fundación Instituto Leloir y del Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura (IFEVA), de la Facultad de Agronomía de la UBA.

“Estos hallazgos son importantes porque nos permiten pensar cómo generar en el laboratorio plantas con raíces más largas, de manera de 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 frecuente”, resaltó Casal.

Comportamiento inesperado

¿Cómo es posible que la misma hormona que limita el crecimiento de las raíces también lo estimule? La clave está en un sorprendente “rearreglo” de los componentes de señalización de la auxina cuando sube la temperatura, explicaron los dos coautores principales, Belén Borniego y Matías Ezequiel Pereyra, ambos becarios posdoctorales del Conicet, quienes condujeron la investigación en Arabidopsis thaliana, la planta modelo para estudios de biología vegetal.

En particular, observaron 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”, señaló Pereyra. En simultáneo, añadió, se bloquean otras reacciones moleculares y se obtiene una respuesta distinta a la que se verifica a temperaturas más bajas.

Por otra parte, el trabajo del grupo estadounidense dirigido por Lucia 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.

Debido al calentamiento global, la temperatura de las hojas es más elevada, lo que hace que las plantas pierdan más agua a través de la transpiración. Al mismo tiempo, como aumenta la temperatura del suelo, ésta también se disipa por evaporación, dificultando el acceso a este recurso crucial. 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 nuevos hallazgos podrían contribuir a la mejora genética de cultivos, señalaron los investigadores.