Cómo las plantas de tomate usan sus raíces para racionar el agua durante la sequía

Para hacer frente a la sequía, las raíces de las plantas producen un polímero repelente al agua llamado suberina que impide que el agua fluya hacia las hojas, donde se evaporaría rápidamente. Sin suberina, la pérdida de agua resultante sería como dejar el grifo abierto.

En algunas plantas, la suberina es producida por células endodérmicas que recubren los vasos dentro de las raíces. Pero en otros, como los tomates, la suberina se produce en las células exodérmicas que se encuentran justo debajo de la piel de la raíz.

El papel de la suberina exodérmica se desconoce desde hace mucho tiempo, pero un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad de California en Davis, publicado el 2 de enero en Nature Plants , muestra que cumple la misma función que la suberina endodérmica y que sin ella, las plantas de tomate son menos capaces de hacer frente al estrés hídrico. Esta información podría ayudar a los científicos a diseñar cultivos resistentes a la sequía.

“Esto agrega suberina exodérmica a nuestra caja de herramientas para ayudar a las plantas a sobrevivir por más tiempo y hacer frente a la sequía”, dijo Siobhan Brady, profesora del Departamento de Biología Vegetal y Centro de Genoma de UC Davis y autora principal del artículo. “Es casi como un rompecabezas : si puedes descubrir qué células tienen modificaciones que protegen a la planta durante condiciones ambientales difíciles, puedes comenzar a hacer preguntas como, si construyes esas defensas una sobre otra, ¿hace que la planta se ¿más fuerte?”

En el nuevo estudio, el académico postdoctoral Alex Cantó-Pastor trabajó con Brady y un equipo internacional de colaboradores para descubrir el papel de la suberina exodérmica y mapear las vías genéticas que regulan su producción.

Combinando métodos nuevos y clásicos

“Es realmente la fusión de la metodología clásica y la de vanguardia lo que nos permite observar tanto el proceso que ocurre en una célula individual como lo que se ve en toda la planta”, dijo Brady. “Así que pasamos de ser súper pequeños a realmente grandes”.

Brady, Cantó-Pastor y sus colegas comenzaron identificando todos los genes que utilizan activamente las células exodérmicas de la raíz. Luego realizaron edición de genes para crear cepas mutantes de planta de tomate que carecían de versiones funcionales de varios genes que sospechaban que podrían estar involucrados en la producción de suberina. Descubrieron siete genes necesarios para la deposición de suberina.

A continuación, los investigadores probaron el papel de la suberina exodérmica en la tolerancia a la sequía exponiendo algunas de las plantas de tomate mutantes a una sequía de diez días. Para estos experimentos, los investigadores se centraron en dos genes: SIASFT, una enzima implicada en la producción de suberina y SlMYB92, un factor de transcripción que controla la expresión de otros genes implicados en la producción de suberina.

Los experimentos confirmaron que ambos genes son necesarios para la producción de suberina y que sin ellos, las plantas de tomate son menos capaces de afrontar el estrés hídrico. Las plantas mutantes crecieron tan bien como las plantas normales cuando fueron bien regadas, pero se marchitaron significativamente después de diez días sin agua.

“En ambos casos en los que hay mutaciones en esos genes, las plantas están más estresadas y no pueden responder a las condiciones de sequía”, dijo Brady.

Habiendo demostrado el valor de la suberina en un invernadero, los investigadores ahora planean probar el potencial de la suberina a prueba de sequías en el campo.

“Hemos estado trabajando para tomar este hallazgo y ponerlo en el campo para tratar de hacer que los tomates sean más tolerantes a la sequía”, dijo Brady.