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Raíces de anclaje en maíz
¿Qué son las raíces de anclaje en maíz?
Las raíces de la planta de maíz que crecen desde nudos por encima de la línea del suelo se conocen comúnmente como raíces de anclaje. También se encuentran en otras gramíneas como caña de azúcar, sorgo o mijo perla.
A pesar de ser fácilmente reconocibles en las plantas de maíz, las funciones de estas raíces no se han dilucidado por completo. El nombre "raíces de anclaje" sugiere cierta importancia en la estabilidad de la planta, pero incluso esta función no ha sido totalmente demostrada.
Sistema radical de maíz
Una planta de maíz produce dos sistemas de raíces: el sistema radicular seminal y el sistema radicular nodal.
El sistema radicular seminal está compuesto por la radícula y hasta tres pares de raíces seminales laterales. Las raíces seminales se originan dentro del embrión de la semilla y sostienen la plántula de maíz durante las primeras semanas después de la emergencia.
Las raíces nodales se desarrollan a partir de nudos individuales por encima del mesocótilo y son el principal sistema radicular que sostiene la planta durante su crecimiento. Las raíces de los primeros cinco nudos del tallo se originan bajo tierra. A partir del sexto nudo las raíces nodales se originan por encima de la línea del suelo y constituyen las raíces de anclaje (fig. 1). Las raíces del séptimo nudo y superiores no siempre llegan al suelo y se conocen como raíces aéreas.
Figura 1. Plantas de maíz con raíces de anclaje desde el sexto nudo.
Anclaje y estabilidad
Investigaciones recientes han demostrado que las raíces de anclaje que penetran en el suelo desempeñan un rol importante en la estabilidad de la planta y en la reducción del movimiento debido al viento (Reneau et al., 2020).
Además de estabilizar la planta, las raíces de anclaje la protegen eventualmente contra el desarraigo ante fuerzas hacia arriba ejercidas sobre el sistema radicular (Obayes et al., 2022).
En plantas con raíces de anclaje originadas de más de un nudo, las raíces del nudo inferior contribuyen más a la estabilidad porque están ancladas más profundamente en el suelo.
Recuperación ante vuelco
En caso de vuelco, las nuevas raíces de anclaje comúnmente emergen desde el lado del tallo que mira hacia el suelo (fig. 2). Aún no se ha cuantificado el verdadero beneficio de esta adaptación ni han sido dilucidadas sus bases fisiológicas, pero esta respuesta podría estar asociada al efecto de la gravedad sobre la raíz o gravitopismo positivo (Sparks, 2023).
Figura 2. Raíces de anclaje recién formadas en una planta volcada.
¿Por qué algunas raíces de anclaje son rayadas?
La pigmentación en las raíces está influenciada por la genética del híbrido pero también es respuesta a la luz solar. La exposición alterna al día y la noche a medida que se desarrollan las raíces de anclaje puede dar lugar a un patrón rayado (fig. 3).
Figura 3. La pigmentación de antocianinas en las raíces de anclaje depende de la genética del híbrido, pero también requiere la exposición de estas raíces a la luz solar.
Absorción de agua y nutrientes
En las raíces de anclaje, los vasos del xilema (el tejido vascular responsable del transporte de agua y nutrientes) son grandes y abundantes, lo que sugiere un rol importante en la absorción de agua y nutrientes. Recientemente se ha demostrado que las raíces de anclaje que penetran en el suelo absorben agua y nitrógeno y que, cuanto más grandes son las raíces, mayor es la absorción (Rasmussen et al., 2022).
Figura 4. El desarrollo de la raíz de anclaje puede ser inhibido por condiciones excesivamente húmedas o secas. Las raíces de esta planta detuvieron abruptamente su crecimiento debido a condiciones extremadamente cálidas y secas.
Raíces de anclaje ¿una respuesta al estrés?
Comúnmente se cree que las raíces de anclaje se desarrollan en respuesta ante el estrés. Este desarrollo está influenciado por la genética y el ambiente. Aunque el desarrollo de las raíces de anclaje puede verse afectado por condiciones de estrés, su presencia no es necesariamente un indicador de estrés en la planta (Sparks, 2023).
Figura 5. Raíces de anclaje en los nudos 6° y 7° y raíces en formación en 8°. El mucílago secretado por las raíces es visible en los ápices de las raíces aéreas. (usado con permiso de Iowa State University Extension)
¿Qué es la sustancia viscosa en los extremos de las raíces de anclaje?
Las células del ápice de la raíz secretan un gel que contiene carbohidratos y aminoácidos entre otras sustancias y se denomina mucílago. El mucílago a menudo es visible como gotitas que se acumulan en las puntas de las raíces que aún no han alcanzado el suelo (fig. 5).
Este gel cumple un rol fundamental en la interfaz entre el tejido de la raíz y el suelo, favoreciendo la interacción de la planta con los microbios del suelo, pudiendo albergar inclusive bacterias fijadoras de nitrógeno (Van Deynze et al., 2018).
Figura 6. Plantas de maíz sin desarrollo de raíces de anclaje en un ensayo de nitrógeno en Johnston, Iowa en 2012, con un estrés por sequía extrema muy temprano. La combinación de sequía severa y deficiencia de nitrógeno estresó drásticamente el crecimiento de las plantas.
¿Qué regula su desarrollo?
Las plantas de maíz producen normalmente raíces de anclaje que no llegan al suelo, lo que plantea la pregunta de por qué lo hacen y si no es un desperdicio de recursos. Las raíces de anclaje no son un sistema discreto que la planta enciende o apaga según sea necesario, sino que están vinculadas al crecimiento de todo el sistema radicular nodal y al crecimiento de la planta en general. Mientras la planta esté creciendo activamente, se producirán nuevas raíces de anclaje de los nudos y las que ya han penetrado en el suelo continuarán creciendo. Una planta sana y vigorosa tenderá a establecer más raíces nodales, lo que se observa en plantas con más recursos (fig. 7).
Figura 7. Planta de maíz al final de la hilera con más recursos producen más raíces nodales que las plantas dentro de la hilera. Fuente: CORTEVA USA
Raíces aéreas sin fin
Casos extremos se dan con híbridos tropicales sembrados en ambientes templados. Fuera de su zona de adaptación, estas plantas a menudo no llenarán ninguna espiga y continuarán con el crecimiento vegetativo e iniciando nuevas raíces aéreas hasta el fin de temporada (fig. 8).
Figura 8. Planta de maíz con raíces en 12 nudos. Híbrido de 150 MR adaptado a Indonesia sembrado en Iowa. Fuente: CORTEVA USA.
Referencias bibliográficas
Obayes, S.K., L. Timber, M. Head, and E.E. Sparks. 2022. Evaluation of brace root parameters and its effect on the stiffness of maize, in silico plants. Volume 4, Issue 1, 2022. DOI: 10.1093/insilicoplants/diac008.
Rasmussen A., L. Erndwein, A. Stager, J.W. Reneau, and E.E. Sparks. Preprint. Bigger is better: Thicker maize brace roots are advantageous for both strength and nitrogen uptake. bioRxiv, 2022. DOI: 10.1101/2022.10.01.510439.
Reneau, J.W., R.S. Khangura, A. Stager, L. Erndwein, T. Weldekidan, D.D. Cook, B.P. Dilkes, and E.E. Sparks. 2020. Maize brace roots provide stalk anchorage. Plant Direct 4: e00284. DOI: 10.1002/pld3.284.
Sparks, E,E. 2023. Maize plants and the brace roots that support them. New Phytologist. 237: 48–52. DOI: 10.1111/nph.18489.
Van Deynze, A., P. Zamora, P.-M. Delaux, C. Heitmann, D. Jayaraman S. Rajasekar, D. Graham, J. Maeda, D. Gibson, K.D. Schwartz et al. 2018. Nitrogen fixation in a landrace of maize is supported by a mucilage-associated diazotrophic microbiota. PLoS Biology 16: e2006352. DOI: 10.1371/journal.pbio.2006352
Jeschke M. 2023. Corn Brace Roots. Crop Focus Vol. 15 No. 4. Pioneer. Johnston, IA.