Científicos estudiaron 284 variedades naturales de Arabidopsis thaliana (Arabidopsis thaliana) y descubrieron que la cantidad y la distribución de la suberina —una barrera protectora depositada en las raíces— varían según el origen geográfico y el clima.
Coloración de los depósitos de suberina en las raíces de Arabidopsis thaliana de 5 días, observada mediante microscopía de fluorescencia. La intensidad de la señal se representa con un gradiente de color que va del azul (bajo) al rojo (alto).
© JP. Han @UNIGE
Los científicos también identificaron un nuevo gen regulador de la suberina relacionado con la hormona del estrés hídrico. Este estudio, publicado en la revista Nature Plants, ofrece perspectivas para comprender la adaptación de las plantas a su entorno y hacer que los cultivos sean más resistentes a las condiciones áridas.
Las raíces constituyen la interfaz principal entre las plantas y el suelo. Para regular la absorción de agua y nutrientes, las plantas depositan en la endodermis —la capa de células que rodea los vasos que transportan la savia— una barrera hidrofóbica compuesta de suberina (principal componente del corcho). Esta barrera desempeña un papel central en la adaptación a las limitaciones ambientales como la sequía, la salinidad o las deficiencias minerales.
Hasta ahora, los conocimientos sobre la regulación de la síntesis de suberina se basaban principalmente en una línea de referencia de Arabidopsis thaliana, la planta modelo en genética vegetal, cultivada en invernadero de laboratorio. Los científicos ignoraban en gran medida cómo se controlaba su formación en contextos naturales.
El equipo ha identificado un gen hasta ahora desconocido que desempeña un papel central en la formación de esta barrera.
Explorar la diversidad natural
El equipo dirigido por Marie Barberon, profesora asociada del Departamento de Ciencias Vegetales de la Sección de Biología de la Facultad de Ciencias, se interesó por las variaciones naturales analizando las características y los genomas de 284 líneas de Arabidopsis procedentes de diferentes regiones del mundo. Mediante un colorante fluorescente, el equipo ginebrino cuantificó el perfil de formación de suberina a lo largo de la raíz en cada una de ellas. Observó una diversidad sorprendente en los niveles y perfiles de depósito de suberina.
Al correlacionar estas características con las condiciones climáticas de las regiones de origen de las Arabidopsis, el equipo constató que los depósitos de suberina son mayores en las regiones con una alta variabilidad de las precipitaciones, condiciones más secas y temperaturas elevadas.
"Nuestros resultados indican que el fortalecimiento de la barrera constituye una adaptación natural al estrés hídrico, permitiendo un mejor control de los intercambios de agua con el suelo", explica Jian-Pu Han, maestro asistente en el laboratorio de la Prof. Barberon y primer autor del estudio.
La identificación de un nuevo regulador genético
Gracias a un análisis genético a escala del genoma, el equipo identificó un gen hasta ahora desconocido que desempeña un papel central en la formación de esta barrera.
"Este gen actúa como un regulador clave de la suberina: cuando está más activo, la barrera se refuerza; cuando se altera, se forma con menos eficacia", continúa Jian-Pu Han. Los biólogos también descubrieron que este mecanismo de control está relacionado con el ácido abscísico (ABA), una hormona vegetal central en la respuesta a los estreses ambientales, especialmente el estrés hídrico.
"Nuestros resultados muestran que la modulación de las respuestas hormonales que afectan al depósito de suberina es un elemento central de la estrategia de adaptación de las plantas al clima", concluye Marie Barberon. Al identificar una nueva palanca genética que permite ajustar las propiedades de las raíces, este estudio abre el camino al desarrollo de cultivos más resistentes a los estreses climáticos.