El increíble mecanismo, que les permite a las plantas saber qué hora es

Este increíble mecanismo, que les permite a las plantas saber qué hora es, genera un avance importante en el conocimiento del funcionamiento de las plantas, abre nuevas alternativas de manipulación y producción para hacer frente a la superpoblación de nuestro planeta y  al cambio climático que ya empezó a castigar nuestra poblada tierra.

Con el cambio que se avecina, necesitamos ayudar a las plantas para que sigan creciendo y produciendo cultivos de calidad en distintos escenarios.

Sabemos que las plantas no pueden trasladarse, tampoco tienen ojos que le permitan saber el momento exacto del día, y menos la estación que está transcurriendo.

Lo único que se sabía cuando se comenzó el estudio, descubierto por científicos del Departamento de Agricultura de EEUU, es que las plantas contenían diferentes receptores de luz llamados fitocromos. 

Estas pequeña estructuras  le informan al vegetal acerca de las variaciones de la luz ambiental a lo largo del día y de las estaciones. Los fitocromos se encuentran en las hojas, el tallo y las raíces de las plantas.

Un grupo de científicos argentinos lograron averiguar, cómo las plantas logran determinar  la duración de la exposición solar, y de esa manera poder  regular la fotosíntesis aprovechando las horas y exposición solar para que sea más eficiente el proceso.

La sorpresa fue  descubrir que un tipo de  fitocromo (B)  muy conocido desde hace 50 años, además de registrar los datos de exposición de luz también registre la temperatura, para luego comunicarle a la planta las condiciones del ambiente, es como que entregan un reporte meteorológico, comunica el doctor Casal, quien recibió el Premio de Investigación George Forster en Alemania, por lo destacado de sus proyectos, que buscan mejorar la productividad agrícola. 

Lo importante del descubrimiento, es que se conocían plantas receptoras de luz y de hormonas, pero nunca se pensó en descubrir un sensor de temperatura”. La función de estos fotorreceptores es muy importante, ya que en base a la información por ellos entregado las plantas se ajustan al entorno ( toman decisiones) por ejemplo estirando sus tallos para ganarle la competencia a otras especies vegatales y poder captar la mayor cantidad de luz visible.

Es decir, la función específica de los fitocromos, es percibir la  cantidad, así como la calidad de luz, y otros datos del entorno como las sombras. Toda esta información es comunicada a la planta, la cual activa reacciones moleculares del crecimiento, que se ajustan en base a los parámetros que leyó y entrego el fitocromo para que la plante se adecue a las nuevas condiciones y se desarrolle de la mejor manera.

Este descubrimiento, abre las puertas para que nuevos investigadores estudien como modificar los genes de ciertos cultivos para puedan desarrollarse sin tanta dependencia de las horas de luz, o que también crezcan en otras latitudes que tendrán diferentes tiempos de exposición solar.

La Arabidosis thaliana es la especie que se utilizo para el estudio, ya que posee características genéticas compartidas con cultivos clave para la seguridad alimentaria mundial: maíz, trigo, y papa.

Los científicos, estudiaron también la molécula aislada, para entender el funcionamiento del fitocromo B. Lo hicieron in vitro, también dentro de una célula vegetal y en plantas con  variaciones de luz y temperatura. 

“Los estudios in vitro nos permitieron mirar la estructura del fitocromo B a nivel molecular y percibir sus transformaciones a medida que se sometía de manera simultánea a variaciones de luz y de temperatura. Pudimos observar que esa molécula responde rápidamente y hace un balance entre ambas informaciones”, indica Casal.

Luego se estudio que pasaba a nivel celular en plantas normales y en otras que se mutaron genéticamente para que sus receptores sean sensibles a la luz, pero no a la temperatura.

Se sabía desde hace años que las variaciones de luz modifican la distribución de los fitocromos en el núcleo de la célula. “Utilizando equipos de microscopia confocal, observamos que la temperatura también determinaba la concentración o dispersión de esos sensores en el núcleo de la célula. Y que el balance entre temperatura y luz era lo que determinaba esa distribución”, 

También  el grupo de Casal estudio como impactaban las variaciones ambientales sobre el funcionamiento de los fitocromos y el crecimiento y desarrollo de las plantas. Para ello, pusieran plantas normales y mutantes (con fitocromos incapaces de registrar la temperatura) en cubas. Y las evaluaron mediante un espectrofotómetro: un equipo que sirve para medir y registrar los cambios físicos y químicos del fitocromo B a medida que se alteran la luz y la temperatura

“El análisis demostró que el fitocromo B también registra y mide temperatura y hace un balance entre esa información y la de la luz. Ese promedio de datos ponen o no a esa molécula en un estado activo o en reposo. Y eso se traduce en el desarrollo y crecimiento de las plantas”, dice Casal.

Por ejemplo, con presencia de luz, el tallo crece normal (poco); pero si hay sombra o temperatura elevada, crece mucho. “Las respuestas de crecimiento promovido se atribuían a la activación del fitocromo por los cambios de luz. Pero con nuestro trabajo, también demostramos que las temperaturas elevadas remueven la forma activa del fitocromo y el tallo comienza a prolongarse”.

Los investigadores recolectaron información de las plantas que tenían fitocromos normales y las mutantes creciendo en diferente condiciones de luz. “Con esta información, elaboramos un modelo matemático que nos permite averiguar cómo se va a comportar la planta tomando en cuenta si el fitocromo va a ser afectado por la temperatura o si va a ignorar su efecto. Eso nos permitió cuantificar el impacto de esa variable en el crecimiento de los modelos vegetales”, dijo  Casal, quien agrego que este estudio es muy importante, para el desarrollo de nuevas estrategias que impacten en la productividad de cultivos a gran escala.

Fuente : Conicet