Las plantas adoptan diferentes estrategias para sobrevivir a las temperaturas cambiantes de sus entornos naturales. Esto es más evidente en las regiones templadas donde los árboles del bosque pierden sus hojas para conservar energía durante la estación fría. En un nuevo estudio, un equipo de biólogos de plantas del NationalLa Universidad de Singapur NUS descubrió que algunas plantas pueden matar selectivamente parte de sus raíces para sobrevivir en condiciones de clima frío.
Este enfoque permite que las plantas resistan el estrés por frío y se recuperen más rápido cuando el clima mejora. El descubrimiento y la comprensión de este enfoque de supervivencia podría allanar el camino para el desarrollo de estrategias novedosas para mejorar el crecimiento y el rendimiento de cultivos que se someten a talesestrés ambiental.
El estudio, dirigido por el profesor asistente Xu Jian del Departamento de Ciencias Biológicas de la Facultad de Ciencias de la NUS, se llevó a cabo utilizando una pequeña planta con flores llamada thale berro, conocida científicamente como Arabidopsis. Esta planta es miembro de la familia Brassicaceae, y sus parientes incluyen hojas de mostaza, repollo y col rizada.
La investigación se llevó a cabo en colaboración con científicos de la Universidad Estatal de Novosibirsk y los hallazgos se informaron en la edición en línea de la revista celda el 22 de junio de 2017.
mecanismo de sacrificio de plantas
Los estudios han demostrado que la temperatura puede inducir daño en el ácido desoxirribonucleico ADN de las células vegetales y tiene un efecto profundo en el desarrollo y crecimiento de las plantas. Sin embargo, sus efectos sobre el comportamiento y la actividad de las células madre de las plantas aún no se comprenden bien.
"El estudio de las raíces de las plantas ha sido descuidado en gran medida por los investigadores agrícolas en el mejoramiento de cultivos hasta hace poco tiempo. El examen de las raíces es importante, ya que sirven como la interfaz principal entre una planta y su entorno del suelo, y son responsables de la absorción de agua y nutrientes.ambos recursos que son críticos para la supervivencia de una planta ", dijo Asst Prof Xu, que también es del Centro de Ciencias de Bioimagen en NUS.
El equipo de investigación llevó a cabo experimentos en las raíces de Arabidopsis, una planta que a menudo se utiliza como "organismo modelo" en biología vegetal y su genoma fue secuenciado completamente en 2000. Para investigar el efecto de la temperatura de enfriamiento en el desarrollo y crecimiento de las raíces, el equipoutilizó el nicho de células madre de la raíz de Arabidopsis como modelo experimental para realizar estudios en profundidad a altas resoluciones espaciales y temporales. El uso de tales modelos experimentales proporciona una visión profunda de las estrategias de supervivencia que emplean las plantas cuando las probabilidades están en su contra.
El equipo de investigación descubrió que una temperatura fría de cuatro grados Celsius daña el ADN de las células madre de la raíz de Arabidopsis, así como de sus descendientes tempranos. Sin embargo, solo las células madre de columela hijas mueren preferentemente, y la muerte de estasLas células hijas permiten el mantenimiento de un nicho de células madre funcional. Por otro lado, la inhibición de la respuesta al daño del ADN en estas células hijas evita su muerte. Sin embargo, esto aumenta la probabilidad de que las otras células madre en el nicho de células madre de la raíz mueran debidoal frío, provocando la muerte de la planta.
El Dr. Hong Jing Han, quien es el primer autor del estudio, elaboró: "El mecanismo de sacrificio mejora la capacidad de la raíz para resistir otras tensiones relacionadas con las bajas temperaturas. Cuando se restauran las temperaturas óptimas, las células madre de la planta pueden dividirse más rápidotasa, lo que a su vez mejorará la recuperación y supervivencia de la planta ". La Dra. Hong llevó a cabo la investigación como parte de su tesis doctoral bajo la supervisión de Asst Prof Xu.
La investigación fue apoyada por la National Research Foundation Singapore y el Ministerio de Educación de Singapur.
Ingeniería de tolerancia al frío en plantas
"Nuestro descubrimiento de cómo la planta Arabidopsis mata a sus hijas de células madre columelas arroja luz sobre la estrategia única de la planta para sobrevivir a las duras condiciones climáticas y demuestra que el potencial de la ingeniería de tolerancia al frío en las plantas para ayudarlas a resistir las duras condiciones ambientales. La capacidadhacerlo sin duda permitirá a los agricultores extender la temporada de crecimiento de los cultivos y el área de tierra en la que cultivarlos, aumentando tanto la estabilidad del rendimiento como la capacidad de producción ", dijo el Prof.
El siguiente paso para Asst Prof Xu y su equipo sería descubrir la red reguladora de genes que ha respaldado la adaptación exitosa de las plantas y sus células madre a ambientes fríos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Nacional de Singapur . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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