El descubrimiento de la universidad neerlandesa constituye una base importante para desarrollar cultivos que obtengan buenos rendimientos, ya que casi una cuarta parte de las tierras agrícolas irrigadas del mundo sufre ya salinización
Hortoinfo.- 28/02/2024
Investigadores de la Universidad de Wageningen (WUR) han descubierto que una proteína reguladora local promueve el crecimiento de las raíces en suelos salinos, lo que permite que la planta se desarrolle, según ha sabido Hortoinfo de fuentes de la neerlandesa “Wageningen University & Research” (WUR).
Los hallazgos se publicaron en la revista científica “Plant Cell” y constituyen una base importante para futuras investigaciones sobre el desarrollo de cultivos más resistentes.
Casi una cuarta parte de las tierras agrícolas irrigadas del mundo sufre salinización. Este problema está aumentando debido al aumento del nivel del mar, el aumento de la sequía y el aumento de las temperaturas.
Un suelo salino influye negativamente en el desarrollo de las raíces laterales, afirma la profesora de fisiología vegetal Christa Testerink. “Las plantas necesitan raíces laterales para absorber agua y nutrientes. El crecimiento de estas raíces está regulado por la hormona auxina. La sal hace que la planta capte peor las señales de esa hormona, lo que provoca un retraso en el desarrollo de las raíces laterales. Y cuantas menos raíces laterales tenga una planta, peor será su condición en general”.
Cambio entre formación hormonal y de raíz lateral
Pero ¿cómo es posible que algunas especies de plantas se vean menos afectadas por el estrés salino que otras? Para encontrar la respuesta a esta pregunta, los investigadores profundizaron en el mecanismo molecular de formación de raíces laterales en la planta modelo Arabidopsis.
Según la profesora Testerink, “ya se sabía por investigaciones anteriores que la proteína LBD16 actúa como un interruptor entre las auxinas y la formación real de raíces laterales. LBD16 activa los genes implicados en la formación de raíces laterales. En un suelo salinizado, se esperaría que no sólo se alterara la función de las auxinas, sino que también disminuyera la cantidad de proteína LBD16 en la planta”.
El descubrimiento de la ruta alternativa
Sorprendentemente, al estudiar Arabidopsis resultó que, aunque el efecto de las auxinas en un ambiente salado disminuyó drásticamente, la cantidad de LBD16 en realidad aumentó. “Por lo tanto, tenía que haber una ruta alternativa que controlara la proteína, de modo que la planta también produzca raíces laterales en un ambiente salado, aunque menos. Aún así, encontramos esa ruta con el descubrimiento de otro activador, la proteína ZAT6. Esta proteína asume el papel de regulador de las auxinas. Este descubrimiento proporciona una base importante para futuras investigaciones sobre redes moleculares locales comparables en raíces laterales que garantizan que las plantas puedan funcionar en situaciones de estrés. No sólo durante la salinización, sino también durante la sequía y el calor. Esto puede ayudar a los criadores a cambiar el crecimiento de las raíces de las plantas para crear variedades más resistentes”, afirma Testerink.
Aprendizaje automático
En la búsqueda del activador de LBD16, los investigadores utilizaron el aprendizaje automático. Aalt-Jan van Dijk, investigador del departamento de Bioinformática, explica el papel que desempeña este método computacional: “En una planta hay decenas de miles de posibles candidatos que pueden regular LBD16, lo que es como buscar una aguja en un pajar. Para hacerlo de forma más específica ayuda hacer predicciones. Hemos incluido datos de todo tipo de factores de transcripción de experimentos en un modelo de aprendizaje automático. Luego, este modelo utilizó patrones para predecir si un factor de transcripción particular regula o no a otro. Esto le deja sólo con una pequeña lista de posibles candidatos. Al realizar pruebas experimentales, finalmente descubrimos que ZAT6 es un nuevo regulador importante para LBD16”.
Mayor desarrollo en CropXR
Según Van Dijk, la combinación del uso de datos experimentales y el aprendizaje automático son nuevos en el mundo de la investigación vegetal. Este enfoque continuará en el proyecto de investigación CropXR . “En CropXR continuaremos trabajando junto con las universidades de Utrecht, Delft y Amsterdam (UvA) durante los próximos diez años, en el desarrollo de conocimientos y métodos fundamentales para desarrollar cultivos más resilientes. Hacemos esto, entre otras cosas, combinando el aprendizaje automático con modelos mecanicistas. Estos son modelos que contienen conocimiento sobre procesos fisiológicos y celulares subyacentes y relaciones causa-efecto. Las predicciones de esos modelos pueden luego probarse con experimentos específicos”.
Sequía y temperaturas más altas
En CropXR, la atención se centra no tanto en la salinización, sino principalmente en otros desafíos relacionados con el clima, como la sequía y las altas temperaturas, dice Testerink. “En otro artículo que actualmente sólo está disponible como preimpresión, analizamos el crecimiento de las raíces de las plantas en una combinación de escasez de calor y agua. Hemos descubierto una serie de factores moleculares que desempeñan un papel en esto. Pero predecir cómo las plantas enfrentan una combinación de condiciones estresantes requiere un enfoque a mayor escala. En los primeros cinco años de CropXR todavía nos centraremos en Arabidopsis, en los segundos cinco años traduciremos el conocimiento adquirido en cultivos alimentarios. De esta manera, en última instancia, esperamos desarrollar soluciones prácticas junto con socios del campo”.
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