Científicos de la Universidad de Nottingham, Inglaterra y la Universidad de Tohoku, Japón han ayudado a resolver un misterio que ha fascinado a los científicos desde Charles Darwin, ¿cómo las raíces de las plantas perciben el agua y cambian de dirección para encontrarla? En un mundo en el que el agua para la agricultura se está convirtiendo en un desafío global, esto podría llevar a mejorar las variedades de cultivos que son mejores para la recolección de agua.
Crédito: Universidad de Nottingham
Su investigación- 'el hidrotropismo de la raíz se controla vía un mecanismo de crecimiento específico de la corteza,' arroja nueva luz sobre qué parte de la raíz percibe una señal del agua, y que tejidos entonces cambian su crecimiento para hacer la dirección del cambio de la raíz. Sus hallazgos han sido publicados en Nature Plants.
El investigador principal, Dra. Daniela Dietrich de la escuela de biociencias de Nottingham, dijo: "incluso cuando la mayor parte de la punta de la raíz fue eliminada por el láser o el bisturí, las raíces de la planta modelo de Arabidopsis thaliana todavía respondió a un gradiente de agua en el medio en el que estaban creciendo." Esto demostró que el hidrotropismo-la forma en que las raíces de las plantas responden al contenido de humedad del suelo-depende de la percepción y la respuesta en la zona de elongación, una zona de rápido crecimiento de la raíz justo detrás de la punta.
Entonces, ¿cómo buscan agua las plantas?
El hidrotropismo es menos bien entendido que las respuestas a otras señales medioambientales como la gravedad, la luz o el tacto.
Un grupo de células en la punta de la raíz, conocidas como columela, se utilizan para detectar la gravedad, y los investigadores querían saber si las mismas células estaban involucrados en la detección de agua. Usando la ablación del laser, que puede destruir las células con exactitud exacta, demostraron que las células columela no son necesarias para el hidrotropismo.
También quisieron entender si el hidrotropismo requiere la respuesta de un tejido radicular específico. El ácido abscísico de la hormona de la planta (ABA) es clave para la vía de señalización molecular para el hidrotropismo, como es un gen llamado MIZ1. Al tomar mutantes en los que faltaban componentes clave de esta cascada de señalización para el hidrotropismo, y luego inducir la expresión de esos mismos componentes clave en capas tisulares específicas solamente, los investigadores pudieron demostrar que la corteza, la capa de tejido directamente por debajo de la epidermis, es donde el crecimiento radicular cambia en respuesta a la percepción del agua.
La Dra. Daniela Dietrich, investigadora principal del estudio en la Universidad de Nottingham, dijo: "nos sorprendió ver que en ambos casos, la expresión en la corteza fue capaz de rescatar la respuesta del hidrotropismo." Para la respuesta gravitrópica, que implica la auxina, la epidermis es importante, por lo que es bastante interesante ver que estas dos respuestas ambientales son controladas por diferentes hormonas vegetales, actuando sobre diferentes tejidos radiculares.
Los investigadores también usaron modelos matemáticos para ver si los cambios en el crecimiento en la capa de tejido de la corteza solo son suficientes para cambiar la dirección de la raíz. Cuando un modelo existente fue adaptado de modo que solamente las células de la corteza en un lado de la raíz comenzaran a alargar anterior, los cambios en la dirección de la extremidad de la raíz predicha por el modelo fueron reflejados en los experimentos de la planta.