Como organismos sésiles, las plantas dependen de su capacidad para adaptar el desarrollo y el crecimiento de sus raíces en respuesta a las condiciones cambiantes de nutrientes. Una de esas respuestas, conocida por ser exhibida por plantas cultivadas en condiciones de bajo contenido de nitrógeno, es el alargamiento de las plantas primarias y lateralesraíces para explorar el suelo circundante. Esta adaptación a la falta del elemento esencial nitrógeno es de particular interés, ya que refleja una "estrategia de búsqueda de alimento", por la cual el sistema de raíces puede explotar los nutrientes de un mayor volumen de suelo. Hasta hace poco, esto erala respuesta radicular dependiente de nitrógeno menos comprendida. Los científicos del IPK en Gatersleben ahora han identificado la vía hormonal que regula el forrajeo radicular en condiciones de bajo nitrógeno y un componente de señalización que modula la intensidad de esta respuesta. Estos hallazgos abren la posibilidad de producir cultivos consistemas de raíz que permiten una absorción de nitrógeno más eficiente.
La cantidad y la forma de los nutrientes disponibles para las plantas fluctúa en los suelos, por ejemplo, en dependencia de la humedad del suelo o los procesos de transformación microbiana de los nutrientes. Las plantas perciben los cambios en su estado nutricional y responden a estos al adaptar el crecimiento y el desarrollo de sus raíces.Estas respuestas se expresan en un grado alterado de ramificación, extensión, colocación y dirección de crecimiento de las partes individuales del sistema radicular. El nitrógeno es un elemento mineral esencial y un nutriente para las plantas. Cuando la disponibilidad de nitrógeno es baja, las raíces de las plantas crecen preferentemente en nitrógeno enriquecidoparches del suelo al expandir localmente sus raíces laterales. Tan pronto como las plantas se encuentran con deficiencia de nitrógeno, inducen inmediatamente una respuesta de búsqueda de alimento, en la cual las raíces se alargan para explorar un mayor volumen de suelo. Los mecanismos reguladores subyacentes a esta respuesta de raíz dependiente del nitrógeno eran previamente desconocidos.Investigadores del IPK en Gatersleben ahora han descubierto que una clase de hormonas esteroides modulanno se alimenta en condiciones de bajo contenido de nitrógeno y, por lo tanto, determina el alcance de esta respuesta.Los hallazgos fueron publicados en Comunicaciones de la naturaleza .
En este estudio, los científicos del grupo de investigación "Nutrición de plantas moleculares", dirigido por el profesor N. von Wirén, evaluaron la variación natural en el crecimiento de las raíces bajo deficiencia leve de nitrógeno en 200 accesiones de la planta modelo Arabidopsis thaliana . Empleando el mapeo de asociación de todo el genoma con el apoyo del grupo "Heterosis" dirigido por el Prof. T. Altmann, los investigadores pudieron demostrar que BSK3, una quinasa de señalización de brasinoesteroides, está modulando la extensión del alargamiento de la raíz bajo bajo nitrógeno.Además, demostraron que la deficiencia leve de nitrógeno activa la señalización de los brasinoesteroides al aumentar los niveles de transcripción del correceptor de brasinoesteroides BAK1 que aumenta la sensibilidad de las células de raíz a los brasinoesteroides.
Los resultados revelan un papel previamente desconocido de las hormonas vegetales de tipo brasinoesteroides en la conformación de los sistemas de raíces en respuesta a las deficiencias de nutrientes. Esta nueva visión permite una comprensión más profunda de la regulación detrás de las respuestas adaptativas de las plantas a los cambios en la disponibilidad de nitrógeno, pero también proporciona unaperspectiva para la aplicación práctica en agricultura.
Como "impulsor principal del crecimiento de las plantas", el nitrógeno es un elemento indispensable en la producción de plantas agrícolas. Sin embargo, los fertilizantes nitrogenados deben usarse con cuidado, ya que un exceso de nitrógeno en el suelo puede tener un impacto perjudicial en el medio ambiente, ya quepor ejemplo, conduciendo a la acidificación del suelo o la eutrofización de los cuerpos de agua. Por lo tanto, el mejoramiento de los cultivos, que explotan mejor el suelo para obtener nutrientes, es altamente deseable ya que pueden requerir menos fertilizante. Los investigadores de este estudio ven su descubrimiento del papel regulador deBSK3 como una nueva oportunidad para abordar este asunto: al explotar versiones alélicas naturales de BSK3 o mediante la generación de variantes de novo mediante la edición precisa del genoma, los fitomejoradores podrían desarrollar nuevos cultivares con sistemas de raíces más grandes, dando a las especies de cultivos el codiciadomecanismos para un mejor rendimiento con bajos aportes de fertilizantes nitrogenados
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Materiales proporcionados por Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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