Investigadores determinan cómo las raíces de las plantas captan y reaccionan a la inundación del suelo

Aunque ya se sabía que raíces de las plantas eran capaces de detectar muchas de las características individuales del suelo (agua, nutrientes y disponibilidad de oxígeno), se desconocía cómo integran estas señales con el fin de responder de una manera apropiada.

Los resultados de este trabajo, detallados en un artículo que se publica este jueves en la revista Cell, describen cómo las raíces detectan y responden al oxígeno del suelo y los niveles de potasio en forma conjunta, con el fin de cambiar su capacidad de absorción de agua. Aparte de su importancia científica, estos hallazgos podrían hacer posible optimizar la tolerancia de los cultivos a la inundación.

Aunque están ocultas a la vista, las raíces son esenciales para el crecimiento vegetal y la supervivencia, ya que su crecimiento y ramificación en el suelo permite que la planta absorba el agua y los nutrientes que necesita. Esta actividad subterránea requiere energía y, por lo tanto, una alta tasa de respiración de las raíces, que utilizan el oxígeno presente en los poros del suelo.

Si el suelo se satura de agua, se puede generar un déficit de oxígeno porque el oxígeno se difunde mal en agua, poniendo una tensión severa en las raíces y la planta en su conjunto, lo cual reduce la permeabilidad al agua de la raíz en muchas plantas. Por lo tanto, las plantas que crecen en suelos inundados pueden sufrir de reducción de contenido de agua y sus hojas se marchitan, una paradoja con la que los agrónomos están familiarizados.

UN GEN CONTROLA LA PERMEABILIDAD DE LA RAÍZ

Mediante el uso de diferentes líneas de la planta modelo 'Arabidopsis thaliana', especialistas del laboratorio de bioquímica y fisiología molecular de plantas (CNRS/INRA/Universidad de Montpellier/Montpellier SupAgro) y el Instituto Jean-Pierre Bourgin (INRA/AgroParisTech/CNRS) identificaron un gen que controla la permeabilidad de la raíz al agua y que está influenciado conjuntamente por los niveles de oxígeno y de potasio del suelo.

Llamado HCR1, este gen reduce la entrada de agua en las raíces cuando hay una falta de oxígeno, pero sólo cuando el suelo también es rico en potasio, una sal mineral esencial para el crecimiento vegetal. De hecho, estas condiciones favorecen una mejor recuperación de las plantas después de que cesen las condiciones de inundación. En realidad, el gen HCR1 también pone en marcha toda una serie de reacciones metabólicas de "supervivencia" que contribuyen a la resistencia de la planta. Una vez que el suelo se ha reoxigenado, la planta rehidrata sus hojas y crece más que si previamente hubiera sido privada de potasio.

Estos resultados no sólo son importantes desde un punto de vista científico, sino que también abren nuevas vías para la agronomía. El uso del agua y el rendimiento de la raíz de las plantas son objetivos clave para los criadores de plantas.

En la naturaleza, sin embargo, las plantas están expuestas a varios desencadenantes de estrés, por lo que los criadores también se han interesado en la capacidad de las plantas para resistir múltiples tensiones ambientales. Identificar este mecanismo que relaciona la disponibilidad de oxígeno, los niveles de minerales y la permeabilidad al agua de la raíz es un importante paso adelante para la agronomía.