Redes subterráneas ocultas de raíces de plantas serpentean a través de la tierra buscando nutrientes y agua, similar a un gusano en busca de alimento. Sin embargo, los mecanismos genéticos y moleculares que gobiernan qué partes de las raíces del suelo exploran siguen siendo en gran parte desconocidos. Ahora, el Instituto SalkLos investigadores han descubierto un gen que determina si las raíces crecen profundas o poco profundas en el suelo.
Además, los resultados, publicados en Celda el 11 de julio de 2019, también permitirá a los investigadores desarrollar plantas que puedan ayudar a combatir el cambio climático como parte de la Iniciativa de Aprovechamiento de Plantas de Salk. La iniciativa tiene como objetivo cultivar plantas con raíces más sólidas y profundas que puedan almacenar mayores cantidades de carbono bajo tierra paramás tiempo para reducir el CO 2 en la atmósfera. La iniciativa Salk recibirá más de $ 35 millones de más de 10 individuos y organizaciones a través de The Audacious Project para impulsar este esfuerzo.
"Estamos increíblemente entusiasmados con este primer descubrimiento en el camino hacia la realización de los objetivos de la Iniciativa de Aprovechamiento de Plantas", dice el Profesor Asociado Wolfgang Busch, autor principal del artículo y miembro del Laboratorio de Biología Molecular y Celular de Plantas de Salk, así comosu Laboratorio de Biología Integrativa ". Reducción del CO atmosférico 2 los niveles son uno de los grandes desafíos de nuestro tiempo, y personalmente es muy significativo para mí trabajar para encontrar una solución "
En el nuevo trabajo, los investigadores utilizaron la planta modelo thale berro Arabidopsis thaliana para identificar genes y sus variantes que regulan la forma en que funciona la auxina, una hormona que es un factor clave en el control de la arquitectura del sistema radicular.Aunque se sabía que la auxina influía en casi todos los aspectos del crecimiento de las plantas, no se sabía qué factores determinaban cómo afecta específicamente la arquitectura del sistema de raíces.
"Para ver mejor el crecimiento de las raíces, desarrollé y optimicé un método novedoso para estudiar los sistemas de raíces de las plantas en el suelo", dice el primer autor Takehiko Ogura, un becario postdoctoral en el laboratorio de Busch. "Las raíces de A. thaliana son increíblemente pequeños, por lo que no son fácilmente visibles, pero al cortar la planta por la mitad podríamos observar y medir mejor la distribución de las raíces en el suelo "
El equipo descubrió que un gen, llamado EXOCYST70A3, regula directamente la arquitectura del sistema radicular controlando la vía de la auxina sin interrumpir otras vías. EXOCYST70A3 hace esto al afectar la distribución de PIN4, una proteína conocida por influir en el transporte de auxina. Cuando los investigadores alteraron elEl gen EXOCYST70A3, descubrieron que la orientación del sistema radicular cambió y más raíces crecieron más profundamente en el suelo.
"Los sistemas biológicos son increíblemente complejos, por lo que puede ser difícil conectar los mecanismos moleculares de las plantas con una respuesta ambiental", dice Ogura. "Al vincular cómo este gen influye en el comportamiento de las raíces, hemos revelado un paso importante en la forma en que las plantas se adaptan aentornos cambiantes a través de la vía de las auxinas "
Además de permitir que el equipo desarrolle plantas que puedan desarrollar sistemas de raíces más profundos para finalmente almacenar más carbono, este descubrimiento podría ayudar a los científicos a comprender cómo las plantas abordan la variación estacional en la lluvia y cómo ayudar a las plantas a adaptarse a los climas cambiantes.
"Esperamos utilizar este conocimiento de la vía de las auxinas como una forma de descubrir más componentes relacionados con estos genes y su efecto en la arquitectura del sistema de raíces", agrega Busch. "Esto nos ayudará a crear plantas de cultivo mejores y más adaptables, como la soja y el maíz, que los agricultores pueden cultivar para producir más alimentos para una población mundial en crecimiento ".
Otros autores incluyeron a Santosh B. Satbhai de Salk junto con Christian Goeschl, Daniele Filiault, Madalina Mirea, Radka Slovak y Bonnie Wolhrab del Instituto Gregor Mendel en Austria.
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Materiales proporcionado por Instituto Salk . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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