Determinar cómo los diversos tratamientos y condiciones afectan las propiedades mecánicas de las células vegetales podría permitir a los científicos comprender el crecimiento de las plantas a nivel celular e idear formas de mejorarlo. En un informe revolucionario publicado en The Célula vegetal , un equipo de investigadores presenta una innovadora herramienta robótica que mide las propiedades mecánicas de las células vegetales con resolución celular.

Los científicos de plantas tienen una nueva herramienta en su caja de herramientas. El microextensómetro confocal automatizado (ACME), desarrollado por un equipo de investigadores en Europa y Estados Unidos, permite a los científicos medir la variación espacial en las propiedades mecánicas de las células vegetales con una precisión sin precedentes.

El crecimiento de las células vegetales está limitado por las propiedades mecánicas de la pared celular circundante. Se cree que las paredes celulares de las partes en crecimiento de una planta son mucho más extensibles (elásticas) que las de las partes maduras. y estas diferencias locales en la extensibilidad de la pared celular afectan la forma general de la planta. Hasta ahora, no fue posible medir la extensibilidad de la pared celular en la dirección del crecimiento en plantas vivas. Un equipo de investigadores dirigido por Cris Kuhlemeier del Instituto de Ciencias Vegetales de la Universidad de Berna en Suiza creó un sistema que hace precisamente eso.

"Intuitivamente, la forma más sencilla de hacer esto es estirar la planta y observar cuánto se estira cada célula, "explica la primera autora Sarah Robinson. Con este principio, los investigadores improvisaron una tubería robótica que combina piezas personalizadas y disponibles comercialmente. Diseñaron un dispositivo especializado que mantiene las plantas en su lugar sin dañarlas y luego las estira bajo un tirón definido. El dispositivo, que está montado en un microscopio, está controlado por un software que permite al usuario especificar la duración y el grado de estiramiento. Se toman imágenes de alta resolución de la planta durante el estiramiento, y el software personalizado utiliza las imágenes para calcular las propiedades mecánicas en diferentes regiones de la planta. Los autores nombraron el dispositivo ACME en honor a la corporación ficticia que aparece en las caricaturas Road Runner / Wile E. Coyote, porque se inspiraron en los incansables esfuerzos de Wile E. Coyote. "Agradecidamente, en el final, tuvimos más éxito, pero algunos de nuestros prototipos eran menos elegantes e incluían mucha cinta adhesiva, "bromea Sarah.

Usando ACME, los autores demostraron que las células de los tallos de las plántulas exhiben un gradiente de propiedades mecánicas en presencia de la hormona del crecimiento vegetal ácido giberélico. Es más, utilizaron su sistema versátil para demostrar que el estiramiento induce aumentos irreversibles en la longitud de las células de las plantas vivas, pero que los aumentos en la longitud de las células se invierten parcialmente en los tejidos de las plantas muertas una vez que se detiene el estiramiento. Si bien ACME se construyó para acomodar muestras pequeñas (la muestra utilizada en este estudio fue una pequeña maleza conocida como thale berro), se puede adaptar fácilmente para su uso con muestras más grandes y diferentes sistemas de imágenes.

El equipo ha puesto a disposición toda la información necesaria para crear este sistema, para que los científicos de plantas de otros laboratorios puedan utilizar ACME en sus propias investigaciones. "ACME tiene muchas aplicaciones y posibilidades de uso futuro, "dice Sarah Robinson. Por ejemplo, este dispositivo puede ayudarnos a comprender los mecanismos por los cuales diversos insumos y tratamientos alteran el crecimiento de las plantas a nivel celular. Es más, podría dilucidar las condiciones y tratamientos que promueven la extensibilidad de la pared celular vegetal, y así potenciar el crecimiento de las plantas a nivel celular. Dada la creciente demanda de producción de biomasa, esta es una perspectiva muy emocionante.