En las plantas, las raíces cumplen dos funciones centrales: son las que les permiten permanecer ancladas al suelo, y absorber el agua y los nutrientes fundamentales para su crecimiento y supervivencia. Estas tareas clave las logran gracias a los pelos radicales, esas finitas estructuras que sobresalen de la superficie de la raíz y se expanden a través de la tierra en un solo sentido, de una manera muy similar a los axones de una neurona; es lo que se llama crecimiento polarizado. 

Conscientes de la importancia de dilucidar los mecanismos involucrados en la expansión de los pelos radicales para generar plantas que aprovechen mejor las condiciones del suelo y sean capaces de mantener su productividad aún en condiciones ambientales adversas, un grupo liderado por científicos de nuestro Instituto logró revelar el rol fundamental, hasta ahora desconocido, de una enzima que degrada proteínas que modifican la estructura de la pared celular.

“Describimos el papel de las cisteínas endopeptidasas (AtCEPs) como nuevos reguladores del crecimiento de los pelos radicales. Hay elementos que muestran que estas enzimas del grupo de las proteasas podrían modularlo negativamente mediante el procesamiento de unas glicoproteínas llamadas extensinas que se encuentran en la pared celular”, explica la bióloga Diana Rodríguez García, becaria doctoral en el Laboratorio Bases Moleculares del Desarrollo Vegetal de la FIL, que dirige el investigador del CONICET José M. Estévez.

Primera autora del trabajo publicado en la revista Plant Physiology, Rodríguez García señala que el estudio se realizó con ejemplares de Arabidopsis thaliana, una planta que comparte mecanismos biológicos con cultivos de gran importancia agrícola como el maíz, el trigo y la soja. 

Mediante el análisis de imágenes tomadas con microscopía láser confocal y otros estudios, los investigadores verificaron que estas enzimas –AtCEPS– se expresan en los pelos radicales y reprimen su crecimiento. 

Asimismo, Rodríguez García y sus colegas determinaron que un factor de transcripción llamado NAC1 activa la expresión de las AtCEPS en las raíces para limitar el crecimiento de los pelos radicales. Esto es importante porque se encontró un “regulador maestro” del crecimiento de estos componentes estructurales, antes desconocido y que sólo actúa sobre ellos. Así, por ejemplo, se podría bloquear este factor de crecimiento para obtener plantas cuyas raíces tengas pelos radicales más largos y entonces presenten una mayor capacidad para adquirir agua y nutrientes.

“Mostramos que las paredes celulares de los pelos radicales en plantas con la función afectada de estas enzimas tienen niveles reducidos de extensinas. Esto sugiere que los defectos en el alargamiento del pelo radical están relacionados con alteraciones en el procesamiento y la acumulación de estas glicoproteínas, las cuales juegan un papel esencial como componentes estructurales de la pared celular”, resalta Rodríguez García. 

Junto a su grupo de la FIL, Estévez ya había logrado determinar el mecanismo molecular por el cual los pelos radicales de las plantas se hacen más extensos en condiciones de baja temperatura y deficiencia de nutrientes. Ahora, con este nuevo hallazgo, los científicos dieron un paso más en la modulación de la arquitectura de las raíces para generar cultivos súper adaptables a condiciones adversas.