Equipo de la Universidad Hebrea descubre cómo las plantas crean raíces aéreas.
Las raíces normalmente se asocian con cosas que viven bajo tierra, en la humedad y la oscuridad. Sin embargo, muchas plantas hacen sus raíces sobre el suelo. La hiedra usa sus raíces para trepar a los edificios y el poderoso ficus las usa para sostener sus grandes ramas. ¿Qué hace que las plantas formen raíces en el “lugar equivocado”, por así decirlo? Eso sería como nosotros los humanos brotando piernas de nuestros hombros.
En un estudio publicado esta semana en la prestigiosa revista Science, el profesor de la Universidad Hebrea de Jerusalem Idan Efroni y su equipo encontraron el mecanismo oculto que permite que ocurran las raíces aéreas. Al descomponer el tallo en células individuales, el equipo identificó las células extremadamente raras que, cuando las condiciones están maduras, hacen que las raíces crezcan en el aire.
“Superficialmente, estas se parecen a otras células vegetales, por lo que evadieron la detección durante tanto tiempo”, explicó Efroni. “Utilizamos nuevas técnicas para examinar de cerca miles de células, una por una. Sabíamos que al encontrar las células que pueden formar raíces, podríamos buscar el ‘interruptor’ que las enciende”.
Las plantas producen raíces a partir de pequeños órganos llamados meristemas. Al examinar de cerca estas células únicas, la Dra. Naama Gil-Yarom, investigadora asociada en el laboratorio de la Universidad Hebrea, pudo atraparlas en el acto de hacer un meristemo e identificar los genes que están activos justo en el punto de transición. Un gen en particular se destacó, y cuando el estudiante de doctorado Moutasem Omary usó CRISPR para eliminar este gen, las plantas perdieron su capacidad de hacer raíces aéreas.
Cuando Efroni y su equipo estudiaron el genoma, se llevaron una sorpresa. Justo al lado del gen que controlaba la producción de raíces aéreas había un gen muy similar. “Lo reconocimos inmediatamente a partir de estudios anteriores como el gen que controla la formación de raíces subterráneas”, compartió Efroni, “Recuerdo haber pensado que acabamos de tropezar con el centro central que controla la formación de raíces”. De hecho, cuando los investigadores desactivaron todos estos genes, las plantas no pudieron cultivar ninguna raíz en absoluto.
Al rastrear la evolución de estos genes, el equipo descubrió que muchos cultivos importantes, como batatas, frijoles, tomate, arroz, maíz y trigo, comparten este sistema dual de control de raíces. “La capacidad de hacer raíces aéreas es altamente ventajosa para la planta”, explicó Efroni. “En el caso de que las raíces subterráneas se inunden o dañen, la planta puede cultivar raíces aéreas y sobrevivir al asalto”, agregó. Las plantas desarrollaron esta habilidad desde el principio y nunca olvidaron cómo hacerlo.
Sin embargo, lo que es útil en la naturaleza en realidad puede venir como una desventaja en la agricultura. Muchas plantas se injertan, lo que significa que tienen el sistema radicular de una planta y el sistema sobre el suelo de otra. Esto permite a los agricultores cultivar plantas que son resistentes a las enfermedades del suelo. Sin embargo, si la parte superior del injerto crece una raíz aérea, evitará la resistencia del suelo y hará que todo el esfuerzo de injerto sea inútil. Sin embargo, gracias al descubrimiento de Efroni y su equipo, sabemos a qué genes dirigirnos y podemos crear plantas sin raíces aéreas, lo que hace que la práctica del injerto sea mucho más efectiva.
De cara al futuro, el grupo planea modificar el código de ADN en el grupo de control de raíces para hacer sistemas de raíces personalizados por encima y por debajo del suelo.
Como concluyó Efroni, “aquí en Israel, para aprovechar al máximo la tierra que tenemos, necesitamos optimizar la forma en que nuestros cultivos alimentarios crecen y utilizan los recursos. Hacer eso es una tarea desalentadora y compleja, pero, paso a paso, lo estamos consiguiendo”.
CITATION: Moutasem Omary, Naama Gil-Yarom, Chen Yahav, Evyatar Steiner, Anat Hendelman, and Idan Efroni (2022). A conserved superlocus regulates above- and belowground root initiation.
Science 375: eabf4368. 10.1126/science.abf4368
FUNDING: HHMI International Research Scholar; Israeli Science Foundation.
