Por primera vez, los investigadores acaban de ver cómo las plantas absorben agua

Las plantas tienen sed de agua, al igual que nosotros los animales, pero cómo exactamente la sorben a través de sus tejidos sigue siendo un misterio, ya que intentar ver que suceda perjudica el proceso.

Al aplicar una técnica de imagen suave de una manera nueva, el físico de la Universidad de Nottingham Flavius ​​Pascut y el equipo pudieron observar las entrañas de las plantas en funcionamiento mientras bebían en tiempo real.

“Hemos desarrollado una forma de permitirnos observar ese proceso a nivel de células individuales”, dicho Kevin Webb, electrofisiólogo de la Universidad de Nottingham. “No solo podemos ver el agua que sube por el interior de la raíz, sino también dónde y cómo viaja”.

El agua no solo es esencial para las plantas, sino que también actúa como un vehículo para transportar otros nutrientes, minerales y biomoléculas importantes a través de las estructuras vivas. La eficiencia con la que las plantas pueden mover el preciado líquido puede tener un efecto enorme en su capacidad para tolerar las duras condiciones ambientales.

“Para observar la absorción de agua en las plantas vivas sin dañarlas, hemos aplicado una técnica de microscopía óptica sensible basada en láser para ver el movimiento del agua dentro de las raíces vivas de forma no invasiva, lo que nunca antes se había hecho”, explicó Webb.

Al detectar cómo se dispersan los fotones de luz de una fuente láser estrecha, Microespectroscopía Raman proporciona imágenes a nivel molecular en tiempo real, en condiciones naturales, sin necesidad de etiquetado molecular.

Esta técnica es tan sensible que puede detectar la masa y la orientación de los enlaces moleculares. Esto significa que se puede proporcionar contraste mediante el uso de moléculas que se destacan de su entorno, en este caso, el óxido de deuterio, conocido como agua pesada, en lugar del agua normal. El deuterio es un isótopo de hidrógeno que tiene un neutrón, así como el protón solitario habitual del hidrógeno, duplicando su masa.

Si bien el agua pesada tiene propiedades ligeramente diferentes, es lo suficientemente similar al agua normal como para no cambiar las cosas fisiológicamente en pequeñas cantidades.

El escaneo detectó un pulso de agua pesada dentro de los 80 segundos de exponer las raíces de los investigadores. planta más estudiada, el berroArabidopsis thaliana). Pascut y el equipo alternaron entre exponer la planta con flores a agua normal y agua pesada para observar cómo el agua nueva se movía a través de los tejidos de la planta.

Curiosamente, los investigadores solo detectaron el agua aspirada en la parte interna de las raíces, donde el agua transporta los tejidos radiculares. xilema ocurre, mostrando que esta absorción inicial de agua no se comparte con los tejidos circundantes en su camino desde las raíces hasta el resto de la planta.

Los investigadores creen que esto significa que hay “dos mundos de agua” dentro de la planta y que el segundo sistema de difusión de agua distribuye el agua a estos tejidos externos.

Poder observar este proceso nos ayudará a comprenderlo y a planificar mejor los cultivos para el tumultuoso futuro que enfrentamos.

“El objetivo es aumentar la productividad alimentaria mundial mediante la comprensión y el uso de variedades de plantas con las mejores posibilidades de supervivencia que pueden ser más productivas en cualquier entorno, sin importar cuán seco o húmedo sea”. dicho Webb.

Pascut y el equipo están desarrollando una versión portátil de la tecnología de imágenes para permitir estudios de campo más accesibles, y también creen que esta técnica podría usarse en dispositivos de monitoreo de atención médica, aunque nuestras células son mucho más pequeñas que las plantas.

Por ahora, sin embargo, “esto promete ayudarnos a abordar cuestiones importantes como: ¿cómo ‘perciben’ las plantas la disponibilidad de agua?” explicado Malcolm Bennett, científico de plantas de la Universidad de Nottingham.

“Las respuestas a esta pregunta son vitales para diseñar cultivos futuros mejor adaptados a los desafíos que enfrentamos con cambio climático y patrones climáticos alterados “.

Esta investigación fue publicada en Comunicaciones de la naturaleza.

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