Raíces y semillas: un vínculo subterráneo que moldea la biodiversidad mundial

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Un estudio internacional publicado en Nature Plants, con la participación de la científica del CONICET, Sandra Díaz, revela que, en las plantas con micorrizas arbusculares, las semillas más grandes están asociadas a raíces más gruesas con mayor capacidad para alojar hongos simbióticos. Esta relación influye en la adquisición de nutrientes, la defensa contra patógenos y la distribución global de las especies.

Sandra Díaz, científica del IMBIV-CONICET ha obtenido múltiples premios y reconocimientos por su trabajo, incluido los premios Konex y el Princesa de Asturias.

¿Por qué algunas plantas producen semillas grandes y otras diminutas? Un equipo internacional de científicos, liderado por Deliang Kong (Henan Agricultural University, China) y con la participación de Sandra Díaz, investigadora del CONICET en el Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal (IMBIV, CONICET- Universidad Nacional de Córdoba), aporta una respuesta desde el subsuelo.

El trabajo -señaló Alberto Díaz, del área de Comunicación del IMBIV-, publicado en la prestigiosa revista Nature Plants, analizó el mayor conjunto de datos global sobre características de raíces y semillas de más de 1.100 especies vegetales. El hallazgo principal: en plantas con asociaciones micorrízicas arbusculares (AM), las semillas de mayor tamaño están vinculadas a raíces más gruesas con una corteza más amplia. Esta estructura radicular permite alojar más hongos micorrícicos, que cumplen una doble función: mejorar la absorción de fósforo -un nutriente clave para el desarrollo de semillas grandes- y proteger a las raíces de patógenos del suelo.

En cambio, en especies con micorrizas ectomicorrízicas (ECM), que poseen una envoltura fúngica protectora diferente, no se observó esta correlación. Este patrón revela que las estrategias de adquisición de recursos y defensa frente a patógenos no sólo se juegan en la superficie, sino que están profundamente arraigadas en las interacciones invisibles entre raíces y hongos.

Los resultados también muestran que esta coordinación raíz-semilla es consistente en diferentes climas y formas de crecimiento, y tiene implicancias prácticas. “En agricultura y silvicultura, identificar o cultivar especies AM con semillas grandes y raíces gruesas podría ayudar a reducir el impacto negativo de patógenos del suelo y mejorar la eficiencia en el uso de nutrientes”, señalaron los autores.

“El hecho de que el tamaño de órganos tan distintos en forma y función como las semillas y las raíces estén coordinados y que esta coordinación estaría impulsada por la simbiosis con hongos micorrícicos ilustra muy bien cómo, organismos radicalmente diferentes actúan juntos, formando fenotipos enredados. Cada vez encontramos más ejemplos de estas convivencias”, agregó Díaz.

El trabajo difundido en Nature avanza sobre investigaciones previas, incluyendo un estudio liderado por Sandra Díaz y publicado en la misma revista en 2016, abre nuevas preguntas sobre cómo las interacciones subterráneas han modelado la biodiversidad y podrían responder al cambio global.

En resumen
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Así, el estudio ha revelado que las asociaciones micorrízicas arbusculares (MA) regulan una coordinación global entre las características de las raíces y las semillas en plantas terrestres, principalmente a través del papel del grosor cortical de la raíz para facilitar la absorción de fósforo y la resistencia a patógenos, en lugar del tamaño de los vasos radiculares para el transporte de recursos. Este descubrimiento, basado en el mayor conjunto de datos globales jamás compilado sobre características de las raíces y masa de las semillas, muestra una relación de escala positiva entre el diámetro de la raíz, la masa de las semillas y el contenido de fósforo de las semillas, específicamente en plantas MA, un patrón ausente en las plantas ectomicorrízicas.

El estudio demostró que la coordinación entre el diámetro de la raíz y la masa de semillas en plantas MA está impulsada por la variación en el espesor cortical de la raíz, no por el tamaño de los vasos radiculares, lo que desafía las suposiciones previas sobre el transporte de recursos como el vínculo principal.
Es probable que esta coordinación raíz-semilla sea una adaptación evolutiva clave, que mejora la adquisición de fósforo durante el desarrollo de las semillas y mejora el establecimiento y la aptitud de las plántulas en condiciones limitadas de nutrientes.
Los hallazgos resaltan el papel fundamental de la identidad micorrízica en la configuración de los rasgos funcionales y las estrategias ecológicas de las plantas, con implicaciones significativas para la comprensión de la diversidad vegetal global, la distribución de especies y la gestión de los ecosistemas.

Cita
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El paper Arbuscular mycorrhizal association regulates global root–seed coordination (La asociación micorrízica arbuscular regula la coordinación global entre raíces y semillas), fue publicado el 19 de agosto en Nature Plants. Autores: Qingpei Yang, Binglin Guo, Mingzhen Lu, Yanjie Liu, Paul Kardol, Peter B. Reich, Richard D. Bardgett, Johannes H. C. Cornelissen, Nathan J. B. Kraft, Sandra Díaz, Ian J. Wright, Nianpeng He, J. Aaron Hogan, Yuxin Pei, Qinwen Han, Zhenjiang Li, Zheng Wang, Wanqin Yang, Junxiang Ding, Zhongling Yang, Huifang Wu, Carlos P. Carmona, Oscar J. Valverde-Barrantes, Dezhu Li, Jie Cai, Hui Zeng, Yue Zhang, Weizheng Ren, Yong Zhao, Xitian Yang, Guoqiang Fan, Junjian Wang, Guoyong Li & Deliang Kong