La innovadora tecnología de biosensores ha arrojado luz sobre cómo las plantas responden a la baja humedad, mostrando que las hojas envían señales a las raíces para que crezcan y encuentren agua.

¿Qué parte de una planta siente sed cuando se seca? Se solía pensar que cuando el suelo se secaba, las raíces enviaban señales a las hojas para que usaran menos agua. Ahora la investigación de Rowe y colegas, publicada en plantas naturales, revela más detalles sobre el modo de acción de la hormona vegetal responsable del ácido abscísico (ABA). Sorprendentemente, sus hallazgos dan la vuelta al mensaje, sugiriendo que el ácido abscísico viaja desde las hojas expuestas al aire seco hasta las raíces, diciéndoles que sigan creciendo en busca de agua. Este último factor también es un giro, ya que el ácido abscísico suele ser más un inhibidor del crecimiento que un promotor del crecimiento.

El avance se debe al desarrollo de un nuevo biosensor, ABACUS2. Los botánicos modificaron el genoma de una planta de tal manera que las células producen una proteína que emite una fluorescencia diferente cuando entra en contacto con el ácido abscísico. Al observar el cambio en la fluorescencia, pueden rastrear cómo se mueve el ácido abscísico a través de la planta. ABACUS2 es una mejora con respecto a ABACUS1, ya que es más sensible al ácido abscísico, lo que le permite rastrear su movimiento a nivel celular. Este gran nivel de detalle abrió una nueva comprensión de cómo el ácido abscísico modula el crecimiento de las raíces in situ en respuesta al estrés ambiental.

Los resultados revelaron detalles intrigantes sobre cómo funciona el ácido abscísico. A medida que disminuía la humedad de las hojas, las raíces de la planta respondieron acumulando ácido abscísico en la zona de estiramiento, manteniendo el crecimiento de las raíces a pesar de las condiciones menos que óptimas. Esto indica que el ácido abscísico es crucial para que la planta explore las capas más profundas del suelo en busca de agua bajo estrés, lo que subraya su importancia para la supervivencia de la planta en condiciones áridas.

“Sabemos desde hace varios años que cuando la humedad es baja, las plantas priorizan el crecimiento de las raíces. En muchas especies, el crecimiento de las raíces se mantiene o incluso aumenta cuando cae la humedad, a pesar de que la fotosíntesis y el crecimiento de los brotes se reducen”, dijo el Dr. James Rowe, primer autor del estudio, en un comunicado de prensa.

“Los mecanismos moleculares detrás de este fenómeno eran un misterio hasta que ABACUS2 nos permitió medir las concentraciones de ABA a nivel celular en plántulas de Arabidopsis thaliana. Hemos visto que el ABA se acumula en las puntas de las raíces cuando las hojas están expuestas a baja humedad. Las hojas reaccionan al aire seco y le dicen a las raíces que sigan creciendo, lo que permite que las plantas continúen buscando agua en el suelo más profundo”.

“Incluso algunos científicos de plantas se sorprenden al descubrir que ABA puede promover el crecimiento de las raíces”, dijo Rowe, “pero en realidad es muy importante para que las plantas puedan seguir buscando agua bajo tierra cuando están bajo estrés hídrico”.

Comprender cómo se mueve el ácido abscísico a través de la planta permite ver cómo funciona la toma de decisiones. A diferencia de los humanos, las plantas no tienen un sistema central de procesamiento de señales. Una planta debe manejar simultáneamente una variedad de respuestas a diferentes condiciones en su entorno. La concentración de ácido abscísico es fundamental: la cantidad justa de ácido abscísico mantendrá el crecimiento de las raíces, pero demasiado ácido abscísico detendrá el crecimiento de las raíces.

El líder del grupo de investigación Dr. Alexander Jones dice que esta sensibilidad a la concentración de ácido abscísico evita que la planta reaccione de forma exagerada: “El ABA de la raíz proviene del floema, que transporta azúcares y hormonas desde el brote y se libera en la punta de la raíz. La señalización de ABA puede ajustar el crecimiento de las raíces a medida que fluctúa la humedad”, dijo Jones.

“La baja humedad en las hojas regula la acumulación de ABA en las raíces y, por el contrario, la baja humedad del suelo en las raíces regula la acumulación de ABA en las hojas. Esto sugiere que la raíz y el brote pueden regular sistémicamente sus respuestas al estrés que puede ser local, creando un sistema robusto para superar el estrés hídrico”.

“Esta es información fundamental útil para ayudar a comprender los cambios fisiológicos que ocurren en las plantas irrigadas donde el aire está seco pero las raíces crecen en suelo húmedo, una condición que se está volviendo más común con el cambio climático”.

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Rowe, J., Grange-Guermente, M., Exposito-Rodriguez, M., Wimalasekera, R., Lenz, M., Shetty, K., Cutler, SR, and Jones, AM (2022)”Los biosensores ABACUS de próxima generación revelan la dinámica celular ABA que impulsa el crecimiento de las raíces en condiciones de baja humedad“,” plantas naturales. Disponible en: https://doi.org/10.1038/s41477-023-01447-4.