El 'termómetro' de las plantas

El 'termómetro' de las plantas desencadena el brote de la primavera midiendo el calor nocturno

Planta del estudio: Arabidopsis
Planta del estudio: Arabidopsis

Un equipo internacional de científicos liderados por la Universidad de Cambridge ha descubierto la molécula del "termómetro" que permite a las plantas desarrollarse según los cambios estacionales de temperatura. Los investigadores han revelado que las moléculas llamadas fitocromos - usadas por las plantas para detectar la luz durante el día - cambian realmente su función en la oscuridad para convertirse en los calibradores celulares de la temperatura que miden el calor de la noche.

Los nuevos hallazgos, publicados en la revista Science, muestran que los fitocromos controlan los cambios genéticos en respuesta a la temperatura y la luz para dictar el desarrollo de la planta. Por la noche, estas moléculas cambian de estado, y el ritmo al que cambian es "directamente proporcional a la temperatura", dicen los científicos, que comparan los fitocromos con el mercurio en un termómetro. Cuanto más caliente es, más rápido es el cambio molecular, estimulando el crecimiento de las plantas.

Los agricultores y jardineros han sabido durante cientos de años cómo las plantas responden a la temperatura: los inviernos cálidos causan que muchos árboles y flores broten temprano, algo que los humanos han utilizado para predecir el tiempo y los tiempos de las cosechas para el próximo año.

La última investigación señala por primera vez el mecanismo molecular en las plantas que reacciona a la temperatura, a menudo provocando los brotes de la primavera que anhelamos ver a finales del invierno.

Durante el día, el fitocromo se activa con la luz. La proteína se encarga de restringir el crecimiento de la planta. Pero si se encuentra en la sombra, se inactiva ante la falta de luz, lo cual permite un crecimiento más rápido con el objetivo de encontrar luz. El cambio se da en segundos.

Pero durante la noche el fitocromo se inactiva por falta de luz, aunque de forma gradual, mecanismo conocido como reversión oscura. El grupo de Philip Wigge, del laboratorio de Sainsbury de Cambridge e investigador principal, determinó que esa gradualidad es directamente proporcional a la temperatura ambiental.

"Así como el mercurio se eleva en un termómetro con el aumento de la temperatura, la velocidad a la que los fitocromos vuelven a su estado inactivo durante la noche es una medida directa de la temperatura", dice Wigge.

"Las temperaturas cálidas aceleran la reversión oscura, por lo que los fitocromos llegan rápidamente al estado inactivo, lo cual acelera el crecimiento de las plantas”, explica Wigge.

Vea el video para detalles:

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Con el tiempo y las temperaturas se vuelven cada vez más impredecibles debido al cambio climático, los investigadores dicen que el descubrimiento que estas moléculas sensibles actúan como un termómetro interno en las células de la plantas podría ayudar a cultivar cosechas más resistentes.

"Se estima que los rendimientos agrícolas tendrán que duplicarse para 2050, pero el cambio climático es una amenaza importante para tales objetivos. Los cultivos claves como el trigo y el arroz son sensibles a las altas temperaturas. El estrés térmico reduce los rendimientos de los cultivos en alrededor de un 10% por cada grado de aumento en la temperatura ", dice el investigador principal Wigge.

"Descubriendo las moléculas que permiten a las plantas detectar la temperatura, se tiene el potencial de acelerar cultivos resistentes al estrés térmico y al cambio climático".

Los nuevos hallazgos son la culminación de doce años de investigación con científicos de Alemania, Argentina y Estados Unidos, así como el equipo de Cambridge. El trabajo se realizó en un sistema modelo, una planta de mostaza llamada Arabidopsis, pero Wigge dice que los genes del fitocromo necesarios para la detección de la temperatura se encuentran también en las plantas de cultivo.

"Los recientes avances en genética vegetal permiten ahora que los científicos sean capaces de identificar rápidamente los genes que controlan estos procesos en las plantas de cultivo, e incluso alterar su actividad utilizando los avances moleculares", añade Wigge.

Referencia

http://science.sciencemag.org/content/early/2016/10/26/science.aaf6005

Phytochromes function as thermosensors in Arabidopsis

Jae-Hoon Jung et al., Science 27 Oct 2016:

DOI: 10.1126/science.aaf6005

Esta entrada se publicó en Noticias en 10 Nov 2016 por Francisco Martín León