Raíces, cuanto más largas, mejor
Los pelos que poseen las raíces captan agua y nutrientes del suelo. Por eso, cuanto mayor sea su extensión, más beneficios generarán para las plantas, sobre todo si se trata de suelos áridos. El estudio de los mecanismos involucrados en el crecimiento de cada pelo podrá permitir desarrollos biotecnológicos para lograr raíces más eficientes.
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Pertenecen al mundo “under” y tienen perfil bajo. Es que viven bajo tierra, alejadas de la luz del día. Su función es conseguir agua y nutrientes para que la planta viva. Y lo hacen a través de sus pelos, que, cuanto más extensos sean, más lejos pueden llegar para conseguir lo que buscan y más beneficios pueden brindar a la planta, sobre todo, si se trata de un suelo árido y pobre.
La clave del crecimiento de los pelos radiculares de las plantas reside en unas proteínas estructurales denominadas extensinas. El estudio de los mecanismos, así como de los genes involucrados en ese proceso de crecimiento, constituye el trabajo de varios años del grupo que dirige José Estévez, investigador del IFIBYNE (UBA CONICET) en la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA.
En un trabajo previo los investigadores habían identificado los genes involucrados en el crecimiento de los pelos de la raíz. “Ahora, pudimos caracterizar cada uno de los genes correspondientes a las enzimas que modifican a las extensinas y logramos entender cómo se regulan, cuál es la actividad enzimática, y si interactúan entre sí a nivel proteína-proteína”, comenta Estévez.
Los pelos radiculares están constituidos por una sola célula, con forma tubular, que crece en una única dirección, de manera parecida a cómo crece el axón de las neuronas y el tubo de los granos de polen cuando éstos se alargan para fecundar el órgano femenino de la flor.
“El crecimiento de los pelos radiculares es un proceso rápido que requiere un constante suministro de nuevos componentes o ladrillos para generar así una nueva pared celular y permitir que las células crezcan. Entre estos ladrillos se encuentran las extensinas, proteínas que contienen azúcares unidos a su cadena peptídica», señala Melina Velásquez, investigadora en el IFIBYNE y primera autora de los trabajos que acaban de publicarse en Molecular Plant y Plant Physiology.
Lo que los investigadores pudieron determinar ahora es que los azúcares cumplen un rol biológico importante en el crecimiento de los pelos, porque regulan si las proteínas se agregan entre sí de una manera compacta, o de manera más laxa. “Si hay mucha proteína agregada, la célula no puede crecer bien”, explica Estévez, y subraya: “Hasta ahora se desconocía cuál es el rol de los azúcares en estas proteínas”.
Otro de los resultados del trabajo fue observar que esas proteínas estructurales, las extensinas, operarían como una especie de “colágeno vegetal”. Mediante modelado molecular, los investigadores determinaron de qué forma se van agregando los ladrillos que van conformando la extensión del pelo, y observaron que las unidades se unen en una estructura de triple hélice, es decir, se conforman tres cadenas de proteínas juntas, que constituyen una especie de microfibrilla. Esa asociación compacta o más laxa en la triple hélice de la proteína está regulada, en parte, por los azúcares.
Línea de producción
«Todo el proceso puede imaginarse como una línea de producción o ensamblaje donde el primer grupo de enzimas prepara a las extensinas para que luego venga el segundo grupo y coloque los azúcares, de manera que el pelo radicular empiece a crecer», detalla Estevez, y destaca: «Cualquier interrupción en la línea de producción de las extensinas podría afectar la formación de la red y la interacción con los otros ladrillos».
En un trabajo publicado anteriormente en Science, los investigadores habían mostrado que, al manipular la expresión de estas proteínas mediante ingeniería genética, podían generar plantas con pelos dos veces más largos que lo normal o plantas con pelos muy cortos.
Melina Velásquez y José Estevez.
Ahora los investigadores pudieron filmar el crecimiento de los pelos y de esa manera fue posible estudiar la velocidad de ese proceso cuando estaban mutados algunos de los genes involucrados.
Los pelos radiculares funcionan como si fueran sensores, que detectan las condiciones del suelo; si son más largos, pueden sensar un área mayor. Por ello, los investigadores están empezando a estudiar la forma en que las raíces adquieren los nutrientes, tanto en plantas con pelos cortos como en plantas con pelos más largos. El pelo es una sola célula extensa, que va sensando el terreno. Su crecimiento se bloquea si recibe mucha agua. Lo mismo sucede con los nutrientes.
«Conocer en más detalle qué sucede cuando manipulamos estos genes nos permitiría optimizar potenciales aplicaciones biotecnológicas, como por ejemplo, adaptar cultivos de interés agronómico al crecimiento en suelos áridos, ya que la existencia de pelos radiculares más largos se podría traducir en una mayor captación de nutrientes y agua», enfatiza Estevez.
Como las neuronas
Los pelos radiculares crecen de la misma manera que las extensiones de los granos de polen, y también que los axones o prolongaciones de las neuronas. Se desarrollan por el extremo, lo que se denomina crecimiento polarizado, a diferencia de las células que se expanden en todas las direcciones, o de aquellas que lo hacen solo en dos direcciones. “Los pelos de las raíces constituyen un modelo interesante desde el punto de vista biológico para estudiar este crecimiento especial”, señala Estévez.
