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H2020

DROUGHTROOT — Resultado resumido

Project ID: 657374
Financiado con arreglo a: H2020-EU.1.3.2.
País: Francia
Dominio: Investigación fundamental, Alimentos y recursos naturales, Cambio climático y medio ambiente

Cómo afecta la sequía a las raíces de las plantas

Los cultivos podrían enfrentarse a unas condiciones de sequía cada vez mayores debido al cambio climático. Botánicos financiados con fondos europeos investigaron los mecanismos moleculares y fisiológicos que subyacen a la función de transporte hídrico radicular en condiciones de estrés hídrico.
Cómo afecta la sequía a las raíces de las plantas
Durante su desarrollo, las plantas tienen que ajustar constantemente el nivel de agua que contienen en función de condiciones ambientales cambiantes. Las raíces juegan un papel crucial en este proceso a través de la exploración del entorno edáfico y la absorción de agua. La sequía puede afectar en gran medida el funcionamiento de las raíces al modificar la conductividad hidráulica de sus células e influir en el crecimiento y la arquitectura del sistema radicular.

Las acuaporinas, las proteínas que forman los canales de agua, ajustan la conductividad hidráulica radicular en respuesta a una gran variedad de estímulos, incluido el estrés hídrico. Las hormonas vegetales, también conocidas como fitohormonas, como la auxina y el ácido abscísico (ABA) son importantes para el crecimiento y el desarrollo radicular, ya que regulan el funcionamiento de las acuaporinas durante la formación de las raíces laterales (LRF, por sus siglas en inglés).

El proyecto DROUGHTROOT, financiado con fondos europeos bajo el amparo del programa Horizonte 2020, integró estas respuestas adaptativas de las plantas a la sequía mediante el estudio de los vínculos funcionales entre la arquitectura radicular, las acuaporinas y la conductividad hidráulica y las fitohormonas. El objetivo era alcanzar una comprensión integral de la manera en la que las raíces de las plantas optimizan la absorción de agua en condiciones de sequía.

Empleo de una planta modelo

Los investigadores emplearon la planta modelo «Arabidopsis thaliana» para estudiar las respuestas de las plantas al estrés hídrico, desde el nivel elemental de la LRF hasta el nivel radicular en su conjunto, a fin de identificar interacciones complejas y rutas de señalización. «El estudio de las raíces de ‘‘Arabidopsis thaliana” implica una combinación única de métodos de biología del desarrollo, genómica, biofísica y modelización matemática para trasladar este conocimiento al ámbito de los cultivos», comenta Christophe Maurel, coordinador del proyecto.

Los investigadores aplicaron una serie de condiciones de estrés hídrico que iban desde niveles leves hasta niveles severos para investigar la relación entre la arquitectura del sistema radicular y su actividad de transporte hídrico. Los resultados revelaron que la raíces presentan una respuesta doble al déficit hídrico. «La primera, que puede observarse en condiciones de estrés hídrico leve, conllevó un efecto estimulante sobre el desarrollo de las raíces laterales, la arquitectura de las raíces y la conductividad hidráulica. Sin embargo, los niveles más altos de estrés hídrico dieron lugar a efectos inhibitorios generales», afirma Maurel.

El ABA ejerció un efecto positivo y represivo tanto en el crecimiento de las raíces como en la conductividad hidráulica en función de su concentración. Por lo tanto, revelaron que el ABA coordina estrechamente las respuestas de las raíces al déficit hídrico para optimizar la absorción de agua. «Concretamente, observamos que las raíces exhiben distintas sensibilidades al déficit hídrico según su edad y categoría», explica Maurel.

Datos aplicados al modelo

DROUGHTROOT proporcionó a fisiólogos vegetales y modeladores matemáticos una gran cantidad de datos que serán incluidos en un modelo estructural funcional de la absorción radicular del agua desarrollado con anterioridad. «El modelo ayudará a predecir el comportamiento de las plantas afectadas, ya sea en su arquitectura radicular o en los parámetros de conductividad hidráulica, y destacará los elementos o parámetros clave para las pruebas biológicas», apunta Maurel.

A largo plazo, este conocimiento creará oportunidades para los obtentores al proporcionar herramientas y pruebas de concepto dirigidas a las rutas de señalización dependientes del ABA que coordinan las respuestas de las raíces al estrés hídrico. Una mejor comprensión de las estrategias de absorción de agua de las plantas también ayudará a optimizar los procedimientos de riego. En conjunto, estos avances contribuirán a una mejora de la seguridad alimentaria y unas prácticas agrícolas más sostenibles en condiciones de menor disponibilidad hídrica derivadas del cambio climático.

Palabras clave

DROUGHTROOT, agua, planta, sequía, raíces, ácido abscísico (ABA), acuaporina, formación de raíces laterales (LRF), auxina
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