El crecimiento de las plantas está impulsado por la luz y alimentado con energía a través de la fotosíntesis por sus hojas verdes. Es lo mismo para las raíces que crecen en la oscuridad: reciben los productos de la fotosíntesis, en particular la sacarosa, a través de las vías centrales de transporte del floema.
Sin embargo, la relación entre la fotosíntesis y el crecimiento radicular es más compleja de lo que se creía inicialmente. Una nueva investigación ha demostrado ahora en experimentos con la planta modelo Arabidopsis thaliana que la sacarosa no solo garantiza el suministro de carbohidratos a las raíces, sino que también actúa como un transmisor de señales para la formación de una arquitectura de raíz dependiente de la luz.
Esto lo haría de dos maneras: en primer lugar, la sacarosa guía directamente el alargamiento de la raíz primaria. En segundo lugar, la sacarosa que se transporta a la punta de la raíz regula la producción de la hormona vegetal auxina. Esta hormona impulsa la tasa de formación de nuevas raíces laterales, que junto con el elongación de la raíz primaria es sincronizada por el transmisor de señal de la articulación.
“Esto permite que el crecimiento de la raíz se adapte al rendimiento actual de la fotosíntesis de las hojas a medida que cambian la luz y otras condiciones ambientales, por ejemplo, en el cambio de día a noche», explica uno de los autores de la investigación, el doctor Stefan Kircher de la Facultad de Biología de la Universidad de Friburgo.
Para demostrar que la sacarosa producida a través de la fotosíntesis es el transmisor de señal decisivo, los investigadores colocaron las plantas en una habitación con luz pero sin dióxido de carbono (CO2) en el aire, lo que hizo imposible la fotosíntesis. El resultado fue que no se formaron más raíces laterales.
Este resultado fue confirmado por otro experimento en el que los dos biólogos trataron las hojas o las raíces en la oscuridad con una solución de sacarosa. En ambos enfoques, las raíces laterales se desarrollaron igual que en las plantas de control que estaban expuestas a la luz.
«Estos resultados muestran que la producción de sacarosa en las hojas es necesaria para la formación de raíces laterales. Y confirma la hipótesis de que la sacarosa actúa como un transmisor de señal para los estímulos de luz», detalla Kircher.
En estudios anteriores, los investigadores ya habían demostrado que la auxina producida en las raíces a partir del aminoácido triptófano impulsa la tasa de desarrollo de nuevas raíces laterales. Ahora han logrado demostrar cómo la sacarosa desencadena este proceso.
Para hacer esto, colocaron las plantas en una habitación oscura durante dos días y llevaron a cabo varios experimentos para descubrir su influencia en la formación de raíces laterales. La administración de triptófano a las raíces al mismo tiempo que el tratamiento de las hojas con sacarosa tuvo el mayor efecto. Por el contrario, el triptófano tuvo poco efecto si se aplicaba a las hojas o sin sacarosa en las raíces.
«Estas observaciones confirman que la sacarosa producida a través de la fotosíntesis sirve como desencadenante para la síntesis de la auxina», concluye Kircher.
Este estudio abre nuevas vías para entender mejor la interacción entre la fotosíntesis y el desarrollo radicular, y potencialmente podría ayudar a mejorar la eficiencia de la absorción de nutrientes y agua en las plantas, un aspecto de gran relevancia para la producción agrícola sostenible.
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