Hace alrededor de 9000 años, la gente domesticó el teocintle, una hierba que se encuentra en México. El resultado fue el maíz. Las dos plantas son muy diferentes. El teosinte puede tener cientos de mazorcas con unos pocos granos cada una. El maíz, en cambio, tiende a tener una sola mazorca con cientos de granos. ¿Las diferencias por debajo del suelo contribuyen a las diferencias por encima de él? Alden Perkins y Jonathan Lynch examinaron el número de raíces seminales en plántulas de maíz y su efecto sobre la absorción de nutrientes.
Los botánicos llaman a las diferencias entre las plantas cultivadas y sus parientes silvestres síndrome de domesticación. Algunas de estas diferencias son deliberadas, como frutas más grandes. Otros efectos pueden ser no intencionales pero necesarios para mantener la planta. Las raíces del maíz son un ejemplo. El maíz forma raíces seminales, raíces secundarias que raíces laterales de la raíz primaria. Perkins y Lynch se refieren de nuevo a trabajos anteriores de Lynch y otros que encontró que el maíz tenía 3.9 raíces seminales, en promedio. Su pariente silvestre teosinte tenía 0.5.
Estas raíces pueden ser parte de lo que ha hecho que el maíz sea un cultivo tan exitoso. La gente originalmente domesticó la planta en los suelos tropicales del sur de México. Aquí, los nitratos se filtran fácilmente del suelo y no hay mucho fósforo. Cuando los agricultores llevaron la planta al altiplano mexicano, tuvieron otro problema. Los suelos volcánicos deberían ser fértiles, pero los suelos del altiplano mexicano tienen una alta fijación de fósforo.
El mayor número de raíces seminales mejora la absorción de fósforo, dicen Perkins y Lynch, pero no está claro qué efecto tienen las raíces sobre el nitrógeno. No se trata solo de agarrar un poco de maíz y teosinte y comparar cómo absorben los nutrientes. Porque no son solo las raíces las que varían, también lo hacen muchas otras características.
“Comprender las influencias de la domesticación en el número de raíces seminales en el maíz requiere considerar el desempeño de la planta en diversos ambientes y fenotipos intermedios a los del maíz y el teosinte”, escriben Perkins y Lynch. “Dado que el maíz y el teocintle difieren en varios aspectos, incluido el vigor, el macollamiento y el hábito de crecimiento, es difícil comprender cómo los componentes individuales de sus fenotipos contribuyen a la adaptación al estrés. El modelado de simulación puede ser un enfoque útil para comprender las arquitecturas de las raíces del maíz y el teosinte porque permite que los rasgos se modifiquen experimentalmente de forma aislada, mientras que otros componentes del fenotipo permanecen constantes. El modelo funcional-estructural de la planta OpenSimRoot incluye un modelo arquitectónico de raíces detallado que tiene en cuenta los costos de construcción de raíces, la respiración y la absorción de nutrientes a nivel de segmentos de raíces individuales (apartado Postal et al., 2017). También permite simular en tres dimensiones la simulación de suelos con bajo contenido de fósforo y la lixiviación y el agotamiento de nitratos en el suelo”.
“Los resultados sugieren que las raíces seminales son beneficiosas para la adquisición de nitrógeno y fósforo durante el desarrollo de las plántulas de maíz, y las raíces seminales pueden mejorar la adquisición de nitrógeno en ambientes con diferentes regímenes de precipitación, tasas de fertilización y clases de textura del suelo. Una gran cantidad de raíces seminales puede no ser beneficiosa para el teosinte porque sus tasas de crecimiento más bajas significan que tiene requisitos de nutrientes más bajos como plántula y porque sus semillas pequeñas tienen reservas de carbohidratos más pequeñas para apoyar el crecimiento de las plántulas”.
Podría parecer que el maíz es simplemente 'más apto' con sus semillas más grandes capaces de soportar un mayor crecimiento. Sin embargo, Perkins y Lynch señalan que el maíz crece en un sistema artificial. Las semillas más pequeñas de Teosinte le permiten viajar más lejos y establecer poblaciones. El teosinte tampoco se rocía con pesticidas regularmente. Eso significa que tiene que producir sus propias defensas contra la herbivoría, lo que puede ralentizar su tasa de crecimiento. Eso significa que puede invertir las limitadas reservas de carbono de la semilla en la radícula (raíz) y el coleoptilo (primera hoja y brote).
Comprender las diferencias entre el maíz y el teosinte podría tener lecciones valiosas para el futuro, dicen Perkins y Lynch. “Si bien la importancia de las raíces seminales para la adquisición de nutrientes en el maíz disminuye a medida que la planta madura, el número de raíces seminales aún puede tener importantes implicaciones agronómicas. Los fertilizantes nitrogenados y fosforados son insumos costosos para los productores de maíz, y el cultivo suele recuperar menos del 60 % del fertilizante nitrogenado aplicado... Mejorar la eficiencia de adquisición de nitrógeno en todas las etapas de crecimiento, incluida la etapa de plántula, tiene el potencial de reducir la contaminación de fertilización y aumentar los rendimientos en sistemas de bajos insumos”.
ARTÍCULO DE INVESTIGACIÓN
Perkins AC, Lynch JP. 2021. El aumento del número de raíces seminales asociado con la domesticación mejora la adquisición de nitrógeno y fósforo en las plántulas de maíz. Annals of Botany 128: 453-468. https://doi.org/10.1093/aob/mcab074
traducción al español por Lorena Marchante
