Ayudar a las plantas a crecer a medida que se agotan los niveles de fósforo en el suelo

El fósforo es un mineral natural que es esencial para el crecimiento y desarrollo de las plantas, y se espera que las reservas de fósforo de grado agrícola de la Tierra se agoten en 50 a 100 años. Un nuevo descubrimiento realizado por investigadores de la Universidad Estatal de Michigan y la Institución Carnegie para la Ciencia está cambiando su comprensión de la toxicidad del hierro en las plantas causada por niveles bajos de fósforo.

“Una vez que se agota el suministro mundial, no podemos hacer más fósforo”, dijo Hatem Rouached, profesor asistente en la Facultad de Agricultura y Recursos Naturales de MSU y miembro del Plant Resilience Institute. “Idealmente, nos gustaría poder usar menos fósforo en el suelo para cultivar plantas”.

Las plantas absorben el fósforo del suelo. Cuando el suelo no contiene suficiente fósforo, las plantas absorberán más hierro del suelo, que se vuelve tóxico a niveles elevados. Investigaciones anteriores respaldaron la idea de que la toxicidad del hierro provocaba que las raíces de una planta dejaran de crecer. Ahora, por primera vez, los investigadores de la MSU y la Institución Carnegie para la Ciencia han encontrado evidencia de que el raíces de plantas dejar de crecer temprano, sin ninguna evidencia de hierro. Esto cambia la forma en que los investigadores ven este problema.

“Si la toxicidad del hierro es la causa, entonces ¿por qué la raíz deja de crecer antes de  hierro se acumula en las raíces? dijo Seung Yon "Sue" Rhee, directora entrante del Instituto de Resiliencia de Plantas de MSU en la Facultad de Ciencias Naturales y profesora de la Fundación de Investigación de MSU, actualmente en la Institución Carnegie para la Ciencia. “Sabíamos que debía estar sucediendo algo más”.

Usando modelos computacionales para construir redes reguladoras de genes, Rouached, Rhee y su equipo aislaron un gen específico llamado quinasa 1 específica de la raíz de Arabidopsis que regula el objetivo de la rapamicina, o complejo TOR, que es el regulador clave del desarrollo en plantas, hongos y animales Cuando una planta carece de fósforo, el gen regula a la baja el complejo TOR, que envía una señal al raíz de la planta para dejar de crecer.

“Esta es la primera vez que alguien relaciona una señal de deficiencia de fósforo con una quinasa TOR en plantas vasculares”, dijo Rhee.

Los investigadores han presentado una patente sobre este proceso y planean explorar otras aplicaciones de este gen.

“Creemos que esto es un cambio de juego en el campo de la nutrición mineral vegetal”, dijo Rouached. “Queremos diseñar plantas cuyas raíces continúen creciendo a pesar de la limitación de fósforo”.

El investigacion fue publicado en la revista Current Biology.