Los pelos radiculares representan una estrategia de bajo costo para mejorar la absorción de nutrientes porque pueden aumentar significativamente la superficie de acumulación de nutrientes de las raíces de las plantas. Si bien las raíces primarias y laterales son estimuladas para alargarse cuando las plantas crecen bajo una deficiencia moderada de nitrógeno, la existencia de tal respuesta de búsqueda de alimento a los pelos radiculares y su mecanismo regulador subyacente siguen siendo difíciles de alcanzar. Ahora, un equipo de investigación internacional dirigido por el Instituto IPK Leibniz ha revelado un marco que consta de actores moleculares específicos que implican la síntesis, el transporte y la señalización de auxinas, lo que conduce al alargamiento de la raíz del cabello para adquirir nitrógeno. Los resultados fueron publicados en la revista. Biología actual.
Las plantas han desarrollado diversas estrategias adaptativas para explorar mejor los recursos de luz y suelo de sus entornos. Una de las respuestas adaptativas más destacadas es la plasticidad del desarrollo de sus sistemas de raíces, que permite a las plantas adquirir eficientemente reservas de nutrientes que fluctúan en el espacio y el tiempo. Como elemento crítico en la definición de la superficie radicular activa, los pelos radiculares representan una característica morfológica poderosa para optimizar la adquisición de agua y nutrientes. Los pelos radiculares son extensiones de células epidérmicas que expanden eficazmente la superficie de la raíz y facilitan la exploración del suelo en busca de agua y nutrientes. El crecimiento del pelo de la raíz comienza con la especificación del destino celular, que determina si una célula epidérmica se convertirá en una célula formadora de pelo (blasto auricular) o en una célula sin pelo (blasto auricular).
“En nuestro estudio, demostramos por primera vez que la deficiencia de nitrógeno estimula fuertemente el alargamiento del pelo radicular en especies modelo. Planta arabidopsis thaliana Esta respuesta es esencial para la aptitud de las plantas en condiciones de escasez de nitrógeno, explica el Prof. Dr. Nikolaus von Wehren, jefe del departamento «Fisiología y biología celular» del Instituto IPK Leibniz. «Luego combinamos transcriptómica, genética molecular y biología celular». Métodos para demostrar que la elongación reducida del cabello radicular inducida por nitrógeno depende de una cascada de señalización de auxinas coordinada espacialmente que ingresa al programa de crecimiento del cabello radicular a través de la unidad de transcripción epidérmica. Responder6–LRL3«.
La cadena de señales consta de tres etapas. Al regular las enzimas TAA1 Y yuca8, La falta de nitrógeno conduce a una mayor acumulación de auxinas en el ápice de la raíz (paso 1, síntesis). Luego, la auxina se dirige hacia la zona de diferenciación del pelo radicular a través de los transportadores AUX1 y PIN2 (paso 2, transporte). Al llegar, la auxina activa los factores de transcripción. ARF6 Y el Foro Regional de la ASEAN8 Para mejorar la unidad transcripcional. Responder6–LRL3, que está restringido a la epidermis y dirige el alargamiento de la raíz del cabello en respuesta a la falta de nitrógeno (paso 3, señalización).
«En general, nuestros resultados sugieren que el alargamiento del pelo de la raíz representa una estrategia de respuesta de búsqueda de alimento adicional que se induce sistémicamente a explorar el suelo en busca de nitrógeno y se vuelve más importante cuando la deficiencia de nitrógeno se vuelve más grave», dice el Dr. Zhongtao Jia, primer autor del estudio. . «Estos resultados añaden una nueva característica a nuestra comprensión de las respuestas de búsqueda de alimento de las raíces en ambientes bajos en nutrientes y amplían el marco mecanicista de la detección de nutrientes regulada por hormonas en las raíces de las plantas».
Dado que los pelos radiculares más abundantes y más largos representan una estrategia de bajo costo para que las plantas pongan las raíces en contacto con los nutrientes del suelo, comprender cómo el nitrógeno regula el crecimiento del pelo radicular proporciona nuevos objetivos de mejoramiento para desarrollar cultivos con una mayor eficiencia de absorción de nitrógeno.
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