Cuando se seca, ¿qué parte de la planta siente sed? En el pasado, se pensaba que cuando el suelo se secaba, las raíces enviaban señales a las hojas para que usaran menos agua. Ahora la investigación de Rowe y colegas, publicada en Nature Plants, revela más detalles sobre cómo funciona la hormona vegetal responsable, el ácido abscísico (ABA). Sorprendentemente, sus resultados dan la vuelta al mensaje y sugieren que el ácido abscísico se mueve desde las hojas expuestas al aire seco hasta las raíces para decirles que sigan creciendo para buscar agua. Este último factor también es un giro, ya que el ácido abscísico suele ser un inhibidor del crecimiento en lugar de un promotor del crecimiento.
El avance se debe al desarrollo de un nuevo biosensor, ABACUS2. Los botánicos han modificado el genoma de una planta para que las células produzcan una proteína que emite una fluorescencia diferente cuando entra en contacto con el ácido abscísico. Al observar el cambio en la fluorescencia, pueden rastrear cómo se mueve el ácido abscísico a través de la planta. ABACUS2 es una mejora con respecto a ABACUS1, ya que es más sensible al ácido abscísico, lo que permite rastrear su movimiento a nivel celular. Este gran nivel de detalle abrió una nueva comprensión de cómo el ácido abscísico opera in situ para modular crecimiento de la raíz en respuesta al estrés ambiental.
Los resultados revelaron detalles intrigantes sobre el funcionamiento del ácido abscísico. Cuando la humedad foliar disminuyó, la raíces de la planta respondió acumulando ácido abscísico en la zona de elongación, manteniendo así el crecimiento de la raíz a pesar de las condiciones menos que óptimas. Esto muestra que el ácido abscísico es fundamental para permitir que la planta explore capas más profundas del suelo para absorber agua bajo estrés, lo que enfatiza su importancia en la supervivencia de la planta en condiciones de escasez de agua.
“Sabemos desde hace varios años que, con baja humedad, las plantas priorizan el crecimiento de las raíces. En muchas especies, cuando la humedad disminuye, aunque se reduce la fotosíntesis y el crecimiento de los brotes, el crecimiento de las raíces se mantiene o incluso aumenta”, dijo Dr. James Rowe, primer autor del estudio, en un comunicado de prensa.
“Los mecanismos moleculares detrás de este fenómeno han sido un misterio hasta que ABACUS2 nos permitió medir las concentraciones de ABA a nivel celular en plántulas de Arabidopsis thaliana. Vimos que cuando las hojas experimentan estrés por baja humedad, el ABA se acumula en las puntas de las raíces. Las hojas reaccionan al aire seco y le dicen a las raíces que continúen creciendo, lo que permite que las plantas sigan buscando agua en el suelo más profundo”.
"Incluso algunos científicos de plantas se sorprenden al descubrir que ABA puede promover el crecimiento de las raíces", dijo Rowe, "pero en realidad es muy importante para que las plantas puedan seguir buscando agua bajo tierra durante el estrés hídrico".
Comprender cómo se mueve el ácido abscísico a través de la planta revela cómo funciona la toma de decisiones. A diferencia de los humanos, una planta no tiene un sistema central para procesar señales. Una planta tiene que manejar simultáneamente una multitud de respuestas a diversas condiciones en su entorno. Los niveles de concentración de ácido abscísico son clave: la cantidad justa de ácido abscísico mantiene el crecimiento de la raíz, pero demasiado ácido abscísico y las raíces dejarán de crecer.
jefe de grupo de investigacion doctor alexander jones Jones afirma que esta sensibilidad a la concentración de ácido abscísico significa que la planta no reacciona de forma exagerada: "El ABA de la raíz proviene del floema, que transporta azúcares y hormonas desde el brote y se descarga en la punta de la raíz. La señalización del ABA puede ajustar el crecimiento de la raíz a medida que varía la humedad", dijo Jones.
La baja humedad en las hojas regula la acumulación de ABA en las raíces, y viceversa, la baja humedad del suelo en las raíces regula el ABA en las hojas. Esto indica que la raíz y el brote pueden regular sistémicamente sus respuestas a estreses que solo se experimentan localmente, proporcionando así un sistema robusto para superar el estrés hídrico.
Esta información fundamental es útil para comprender los cambios fisiológicos que se producen en los cultivos de riego, donde el aire puede ser seco, pero las raíces crecen en suelo húmedo, una condición cada vez más frecuente con el cambio climático.
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Rowe, J., Grangé-Guermente, M., Exposito-Rodriguez, M., Wimalasekera, R., Lenz, M., Shetty, K., Cutler, SR y Jones, AM (2022) "Los biosensores ABACUS de próxima generación revelan la dinámica celular del ABA que impulsa el crecimiento de las raíces con baja humedad aérea," Nature Plants. Disponible en: https://doi.org/10.1038/s41477-023-01447-4.
