LAS PLANTAS CREAN RESERVAS DE AGUA EN EL SUELO.

15 de septiembre de 2011.

Desde hace tiempo se sabe que las raíces alteran el suelo en las inmediaciones, donde otros microorganismos viven y la composición química se altera en comparación con el más lejano de las raíces. Un equipo internacional de investigadores ha demostrado en experimentos en el Instituto Paul Scherrer de que el suelo en las cercanías de las raíces también contiene más agua - contrariamente a la creencia anterior de que debe haber menos agua en esta región, ya que la planta toma el agua del suelo-. Aparentemente, sin embargo las plantas crean una pequeña reserva de agua que ayuda a sacarlas a flote a través de cortos períodos de sequía. Estos hallazgos podrían ayudar, en el largo plazo, en la reproducción de las plantas a afrontar mejor los períodos de sequía o en apoyo del desarrollo de sistemas de riego eficientes. Estos resultados se obtuvieron a partir de experimentos llevados a cabo con la ventaja de la tomografía de neutrones en el Instituto Paul Scherrer, usando un método que permite mostrar con exactitud la distribución de agua a una fracción de un milímetro, sin tener que quitar una planta de la tierra . Los investigadores han publicado sus resultados en la prestigiosa revista New Phytologist.

Ahmad Moradi delante de la cámara climática en la sala experimental en SINQ, la Fuente de Neutrones PSI. Las plantas se crían aquí en condiciones naturales antes de ser investigadas. Foto por: M. Fischer / ISP

 "La cuestión de cómo las plantas absorben el agua no sólo es relevante para el desarrollo de nuevas variedades de plantas eficientes en el uso del agua, sino también para mejorar los modelos climáticos", explica Sascha Oswald, del Instituto de la Tierra y Ciencias Ambientales de la Universidad de Potsdam, "porque por lo general más de la mitad de toda el agua que cae sobre la superficie terrestre en forma de lluvia en un clima húmedo es absorbida por las plantas y es envíada de regreso a la atmósfera por las plantas." Un proyecto de investigación en el Helmholtz-Centro de Investigación Ambiental - UFZ, donde trabajó con varios de sus colegas tenían el objetivo de mostrar lo que sucede exactamente en el lugar donde una planta toma el agua a través de sus raíces. "Las plantas toman el agua del suelo por medio de las raíces finas, de unos pocos milímetros de diámetro. Sus raíces más gruesas sirven más como conductos, para el paso del agua. Queremos entender la distribución de agua alrededor de las raíces", explica Ahmad Moradi, de la Universidad de California Davis.

Los neutrones muestran el contenido de agua, sin perjuicio de las plantas.

"Los procesos decisorios se producen aquí mismo, en una escala de unos pocos milímetros. Con el fin de no perder estos procesos, es necesario un procedimiento que muestra los detalles que son más pequeños que un milímetro y que se pueden aplicar sin necesidad de eliminar la planta de la tierra, ", dice Moradi del reto tecnológico. Los investigadores encontraron el método apropiado en el Instituto Paul Scherrer en la forma de la tomografía de neutrones. En este caso, fueron capaces de enviar neutrones a través de las plantas, junto con el suelo alrededor de sus raíces. Usando estas partículas, es posible ver el interior de distintos objetos, de una manera similar al uso de rayos X, pero haciendo visibles componentes internos diferentes. En concreto, los neutrones son especialmente atenuados y dispersos por el agua, mientras que el metal o la arena son esencialmente invisible para ellos. "Las raíces consisten en casi el 90% de agua. Cuando uno quiere examinarlas, o ver el movimiento del agua en el suelo, entonces, los neutrones son la herramienta mucho mejor que los rayos X", explica Moradi.

Los investigadores fueron capaces de crear una exacta imagen tridimensional de la distribución del agua alrededor de las raíces y determinar la cantidad de agua que estaba presente en diferentes posiciones en el suelo. "La opción del microscopio para la instalación fue utilizada para esta medición, por lo que las imágenes con una resolución de 20 píxeles por milímetro se podrían generar. De esta manera, fue posible hacer visible el agua con la precisión requerida", explica Eberhard Lehmann, cuyo grupo opera las instalaciones de la PSI. "Tenemos tres estaciones de medida en las que podemos crear imágenes con neutrones - cada una con sus propias características. Así hemos sido capaces de probar diferentes opciones para el experimento. Una gran ventaja de la facilidad del PSI es también que está en funcionamiento las 24 horas del día, y por tanto las plantas se pueden observar durante un ciclo completo de día-noche. "PSI es el único centro en Suiza, en la que los neutrones se encuentran disponibles para la investigación.

Más agua en las raíces. 

El resultado obtenido de este estudio es que el suelo en una región dentro de unos pocos milímetros de la raíz contiene un 30% más de agua que el resto de la tierra. Desde hace tiempo se sabe que las raíces alteran de manera significativa su entorno inmediato. En la rizosfera asi llamada se puede encontrar un número mayor de diferentes microorganismos que en otras partes. Se benefician de los exudados orgánicos de la raíz. "Debido a la absorción de agua por las raíces se ha asumido como algo natural que el contenido de agua cerca de las raíces disminuye y que el agua fluye a lo largo de un gradiente hacia las raíces", explica Hans-Jörg Vogel, del Departamento de Física de Suelos en UFZ. Los experimentos contradicen esta creencia, para los tres tipos de plantas examinadas - maíz, altramuz y garbanzos.

Reserva de agua para los malos tiempos. 

"Ahora sólo sé puede especular sobre la cuestión de cómo la concentración de agua alrededor de las raíces se hace mayor. Es probable que una sustancia gelatinosa que las raíces exuda sea la responsable. Esta sustancia puede absorber 10.000 veces su propio peso en seco de agua. De esta manera, las plantas podrían crear una reserva de emergencia durante cortos períodos de sequía ", explica la física del suelo Andrea Carminati, de la Universidad de Göttingen. Incluso si este suministro de emergencia no es suficiente por largos periodos de sequía, puede ayudar a cubrir períodos de hasta 12 horas en las que la planta de otro modo sería cortado el suministro de agua. "Si uno piensa en las aplicaciones prácticas de estos resultados, entonces pueden ayudar en la reproducción de plantas que pueden sobrevivir mejor a períodos secos. También se podría saber exactamente la cantidad de agua en las plantas, de modo que no vengan a perjudicarse a largo plazo a través de la desecación ", añade Sascha Oswald.

Leer más en: Moradi, A.B., Carminati, A., Vetterlein, D., Vontobel, P., Lehmann, E., Weller, U., Vogel, H.-J., Oswald, S.E. (2011): Three-dimensional visualization and quantification of water content in rhizosphere. New Phytol. http://dx.doi.org/ … 2011.03826.x
Fuente: Helmholtz Association of German Research Centres. Physorg.