La arquitectura del sistema radicular (RSA) desempeña un papel fundamental en el rendimiento de las plantas, determinada por la evolución y las adaptaciones ecológicas para una absorción eficaz de nutrientes y agua y una resistencia al estrés abiótico.
por Fenómica vegetal
La investigación actual se centra en la utilización de la variación genética en RSA para mejorar la productividad agrícola , con avances significativos en la identificación de genes como Pstol1 que mejoran la adquisición de nutrientes y el rendimiento en diversos cultivos. Sin embargo, RSA es complejo y ambientalmente sensible, lo que plantea desafíos para su estudio y aplicación.
Los principales problemas incluyen las limitaciones de las técnicas de fenotipado in situ y la necesidad de comprender mejor las influencias genéticas y ambientales en RSA. Por lo tanto, el desarrollo de métodos avanzados de fenotipado y una exploración más profunda de los fundamentos genéticos de RSA son importantes para mejorar la eficiencia y el rendimiento de los cultivos.
Plant Phenomics publicó un artículo de investigación titulado » Aplicación de una plataforma bidimensional mejorada de fenotipado de raíces de soja de alto rendimiento para identificar nuevas variantes genéticas que regulan los rasgos de la arquitectura de las raíces «.
Este estudio innovó el sistema de bolsa de crecimiento de raíces 2D , la obtención de imágenes de raíces y el procesamiento de imágenes para mejorar la precisión de los cálculos de rasgos de raíces. Empleó un método de germinación revisado utilizando papel empapado en agua apilado verticalmente para mantener los ángulos de iniciación de las raíces y minimizar los cambios en la arquitectura de las raíces.
Al cambiar del papel de filtro tradicional azul al negro, este estudio aumentó significativamente el contraste entre la raíz y el fondo y mejoró la precisión de los algoritmos de segmentación de rasgos de raíz. Además, para evitar la sobreestimación de los rasgos de las raíces causados por los meniscos de agua, el estudio comparó las raíces tomadas en el aire con las tomadas bajo el agua y encontró que las imágenes bajo el agua proporcionaban mediciones de rasgos más precisas.
Este método también abordó el problema de las pequeñas partículas blancas que se contaban erróneamente como puntas de raíz mediante la implementación de un proceso de segmentación de imágenes y limpieza que mejoró significativamente la correlación entre los recuentos de puntas de raíz manuales y calculados. Los cálculos de heredabilidad en sentido amplio indicaron una reproducibilidad de moderadamente alta a alta de las mediciones de los rasgos de la raíz.
El estudio también modificó el diseño de la bolsa reemplazando el respaldo sólido con una lámina perforada y aireando la solución nutritiva, lo que aumentó notablemente el crecimiento de las raíces.
El análisis de la estructura poblacional sugirió una correlación entre la variación genética de la soja y el país de origen. Se observó una amplia variación fenotípica entre los genotipos de soja, y GWAS identificó numerosos loci relacionados con rasgos de raíz, con varios «puntos críticos» para asociaciones de rasgos múltiples.
Se identificaron genes candidatos prometedores cerca de los picos de GWAS y se investigaron variaciones estructurales en las regiones promotoras de algunos de estos genes. La distribución de los rasgos RSA entre subpoblaciones mostró patrones alineados con el país de origen, lo que indica influencias genéticas y ambientales en los rasgos de las raíces.
La validación fenotípica del COPM de raíz en una mezcla para macetas afirmó la representatividad de los resultados del sistema de bolsa hidropónica, destacando la solidez metodológica del estudio y sus implicaciones para comprender y manipular la arquitectura de las raíces para la mejora agrícola.
En general, esta investigación ofrece una vía prometedora para futuros programas de mejoramiento centrados en el desarrollo de cultivos más resilientes y eficientes, con el potencial de generar importantes beneficios agrícolas y ambientales.
Más información: Rahul Chandnani et al, Aplicación de una plataforma bidimensional mejorada de fenotipado de raíces de soja de alto rendimiento para identificar nuevas variantes genéticas que regulan los rasgos de la arquitectura de las raíces, fenómica de las plantas (2023). DOI: 10.34133/plantfenómica.0097
