Científicos da Universidade de California descubriron datos xenéticos que axudarán a cultivos alimentarios como o tomate e o arroz a sobrevivir a períodos máis longos e intensos de seca no noso planeta que se quenta.
Ao longo da última década, o equipo de investigación buscou crear un atlas molecular de raíces dos cultivos, onde as plantas detecten por primeira vez os efectos da seca e outras ameazas ambientais. Ao facelo, descubriron xenes que os científicos poden usar para protexer as plantas destes estrés. O seu traballo, publicado o 20 de maio na revista Célula, logrou un alto grao de comprensión das funcións da raíz porque combinou datos xenéticos de diferentes células de raíces de tomate cultivadas tanto en interiores como fóra.
"Con frecuencia, os investigadores fan experimentos de laboratorio e invernadoiro, pero os agricultores cultivan cousas no campo, e estes datos tamén miran as mostras de campo", dixo Neelima Sinha, profesora de bioloxía vexetal da UC Davis e coautora do artigo. Os datos arroxaron información sobre xenes que lle indican á planta que faga tres cousas clave.
Os xilemas son vasos ocos en forma de tubos que transportan auga e nutrientes desde as raíces ata os brotes. Sen transporte no xilema, a planta non pode crear o seu propio alimento mediante a fotosíntese. "O xilema é moi importante para reforzar as plantas contra a seca, así como o sal e outras tensións", dixo o autor principal do estudo, Siobhan Brady, profesor de bioloxía vexetal na UC Davis.
Pola súa banda, sen o transporte de minerais vexetais no xilema, os humanos e outros animais terían menos vitaminas e nutrientes esenciais para a nosa supervivencia. Ademais dalgúns xogadores típicos necesarios para formar o xilema, atopáronse novos e sorprendentes xenes.
O segundo conxunto clave de xenes son os que dirixen unha capa externa da raíz para producir lignina e suberina. A suberina é a substancia clave da cortiza e rodea as células vexetais nunha capa grosa, mantendo a auga durante a seca. Cultivos como o tomate e o arroz teñen suberina nas raíces. Os froitos da mazá teñen suberina que rodea as súas células externas. En calquera lugar que se produza, evita que a planta perda auga. A lignina tamén impermeabiliza as células e proporciona soporte mecánico.
"A suberina e a lignina son formas naturais de protección contra a seca, e agora que se identificaron os xenes que as codifican nesta capa moi específica de células, estes compostos pódense mellorar", dixo a coautora do estudo Julia Bailey-Serres, unha UC. Profesor de xenética de Riverside. "Estou emocionado de que aprendimos moito sobre os xenes que regulan esta capa de barreira contra a humidade. É tan importante para poder mellorar a tolerancia á seca dos cultivos", dixo.
Os xenes que codifican para o meristema raíz dunha planta tamén resultaron notablemente similares entre o tomate, o arroz e Arabidopsis, unha planta modelo semellante a malas herbas. O meristema é a punta en crecemento de cada raíz e é a fonte de todas as células que forman a raíz.
"É a rexión que vai facer o resto da raíz e serve como o seu nicho de células nai", dixo Bailey-Serres. "Dita as propiedades das propias raíces, como o tamaño que se fan. Ter coñecemento del pode axudarnos a desenvolver mellores sistemas de raíces".
Brady explicou que cando os agricultores están interesados nun cultivo en particular, seleccionan plantas que teñen características que poden ver, como froitos máis grandes e atractivos. Moito máis difícil é para os criadores seleccionar plantas con propiedades baixo terra que non poden ver.
"A 'metade oculta' dunha planta, baixo terra, é fundamental para que os criadores consideren se queren cultivar unha planta con éxito", dixo Brady. "Ser capaz de modificar o meristema das raíces dunha planta axudaranos a crear cultivos con propiedades máis desexables".
Aínda que este estudo analizou só tres plantas, o equipo cre que os resultados poden aplicarse de forma máis ampla. "O tomate e o arroz están separados por máis de 125 millóns de anos de evolución, aínda que aínda vemos semellanzas entre os xenes que controlan as características clave", dixo Bailey-Serres. "É probable que estas semellanzas sexan certas tamén para outros cultivos".