Los investigadores han descubierto cómo las raíces de las plantas penetran el suelo compactado aplicando un principio de ingeniería bien conocido.
El hallazgo podría tener implicaciones importantes para el desarrollo futuro de los cultivos en un momento en que la presión sobre las tierras agrícolas está aumentando.
El problema global de la compactación y la respuesta de las raíces
En todo el mundo, la compactación del suelo se está convirtiendo en un problema cada vez más grave. Los vehículos y la maquinaria pesada de la agricultura moderna comprimen el suelo hasta tal punto que dificultan el crecimiento de los cultivos. En muchas regiones, el problema se agrava por la sequía asociada al cambio climático .
Pero las plantas podrían, de hecho, resolver parte del problema por sí mismas, con un poco de ayuda nuestra. Ya se sabe que cuando el suelo se vuelve denso y difícil de penetrar, las plantas pueden responder engrosando sus raíces.
Sin embargo, hasta ahora no estaba claro cómo lo consiguen, más allá del hecho de que la hormona vegetal etileno juega un papel clave.
El mecanismo descubierto y su potencial para la agricultura del futuro
Los investigadores han descifrado el mecanismo. Sus resultados aparecen en la revista Nature .
«Como ahora entendemos cómo las plantas ‘adaptan’ sus raíces cuando encuentran suelo compactado, podemos prepararlas para que lo hagan de manera más efectiva», dice Staffan Persson, profesor de la Universidad de Copenhague y autor principal del estudio.
“En otras palabras, la raíz cambia su estructura de acuerdo con un principio básico de ingeniería: cuanto mayor sea el diámetro de una tubería y más fuerte su pared exterior, mejor podrá resistir el pandeo cuando se la empuja hacia un material compacto”, explica Bipin Pandey, autor principal y profesor asociado de la Universidad de Nottingham.
La combinación de hinchazón de la raíz y una capa exterior reforzada permite que la raíz actúe como una especie de cuña biológica, facilitando su camino hacia abajo a través del suelo.
«Es fascinante ver cómo las plantas recurren a conceptos mecánicos familiares de la construcción y el diseño para resolver desafíos biológicos», afirma Persson.
Conoce: Las raíces en dibujos de diferentes especies
De la ciencia básica al fitomejoramiento aplicado
El estudio también revela cómo se puede amplificar este mecanismo:
“Nuestros resultados muestran que al aumentar los niveles de una proteína específica (un factor de transcripción), la raíz mejora su capacidad para penetrar en suelos compactos. Con este nuevo conocimiento, podemos comenzar a rediseñar la arquitectura radicular para que se adapte mejor a suelos compactados. Esto abre nuevas vías para el mejoramiento de cultivos”, afirma el primer autor, Jiao Zhang, investigador postdoctoral de la Universidad Jiao Tong de Shanghái.
Aunque los experimentos se realizaron en arroz, los investigadores creen que el mecanismo se aplica ampliamente a todas las especies vegetales. También se han identificado partes del mismo mecanismo en Arabidopsis , una especie evolutivamente distante del arroz.
«Nuestros resultados podrían ayudar a desarrollar cultivos más adaptados para crecer en suelos compactados por la maquinaria agrícola o la sequía climática. Esto será crucial para la agricultura sostenible del futuro», afirma el profesor y autor principal Wanqi Liang, de la Universidad Jiao Tong de Shanghái.
El trabajo también abre nuevas oportunidades para el fitomejoramiento en general. El equipo ha identificado numerosos factores de transcripción adicionales que parecen ser reguladores clave de la producción de celulosa, con implicaciones de gran alcance para la forma y la estructura de las plantas. Por ejemplo, podría ser posible diseñar plantas con diferentes formas, lo que podría beneficiar a ciertos cultivos.
“Los factores de transcripción que hemos descubierto son una mina de oro para la biología de la pared celular. Hay más que suficiente para mantenerme ocupado hasta la jubilación”, concluye Persson.
Las instituciones contribuyentes incluyen la Universidad Jiao Tong de Shanghai, la Universidad de Nottingham, la Universidad Argentina de la Empresa, el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada, la Universidad de Zhejiang, la Universidad de Duke, la Universidad Ludwig Maximilian y la Universidad de Copenhague.
Fuente: Universidad de Copenhague
Estudio original DOI: 10.1038/s41586-025-09765-7
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