Investigadores de la Universidad de Western Sydney y de la Universidad Nacional de Australia han descubierto nuevas vías de comunicación química que determinan cómo cambia una planta cuando emerge de la oscuridad del suelo a la luz.
por la Universidad de Western Sydney
Cuando las plantas se cultivan en la oscuridad, son blancas o amarillo pálido porque carecen de los cloroplastos que dan el color verde a las hojas. El color amarillento se debe a estructuras celulares llamadas etioplastos, que posteriormente forman cloroplastos verdes cuando la plántula detecta la luz .
El Dr. Chris Cazzonelli, profesor titular de biología molecular vegetal , y su equipo de investigación del Instituto Hawkesbury para el Medio Ambiente han descubierto un nuevo mecanismo molecular que las plantas utilizan para controlar la transformación de etioplastos amarillos a cloroplastos verdes. Esto ocurre mediante una señal metabólica derivada de carotenoides que desencadena genéticamente la expresión de genes y la producción de proteínas que controlan la formación de pigmentos verdes que captan la energía lumínica .
Durante décadas, los científicos vegetales han intentado descubrir las vías de señalización química que rigen el color, la nutrición de los frutos, el rendimiento y otras funciones de rendimiento. Nuestro equipo se ha centrado en investigar las funciones de las sustancias químicas derivadas de los pigmentos carotenoides amarillos, anaranjados y rosados que enriquecen los frutos con una fuente dietética de micronutrientes, afirmó el Dr. Cazzonelli.
Este descubrimiento arroja luz sobre un compuesto esencial y novedoso derivado de los carotenoides que controla el desarrollo de los plástidos y de las plantas. Como si fuera la pieza faltante de un rompecabezas complejo, nuestros hallazgos revelan que los plástidos amarillos de las plantas que crecen en la oscuridad requieren un andamiaje específico que les ayude a transformarse en cloroplastos verdes generadores de energía una vez que la planta alcanza la luz. Estos andamiajes fijan los pigmentos carotenoides y garantizan que, cuando una plántula emerge del suelo a través de la materia foliar, se enriquece con clorofila y está lista para aprovechar la luz», afirmó el coautor Dr. Xin Hou.
Mediante el uso de variedades mutantes especiales de plantas que producen una señal esencial derivada de carotenoides, así como inhibidores químicos que bloquean su producción, los investigadores de WSU y ANU pudieron demostrar cómo las plantas utilizan esta señal para controlar la coloración verde de los cloroplastos sanos cuando se exponen a la luz.
Este hallazgo confirma que los carotenoides son más que simples componentes estructurales de los plástidos productores de energía: también proporcionan señales químicas que controlan cómo las plantas germinan en la oscuridad y producen cloroplastos verdes que captan luz cuando llegan a la superficie.
El profesor Barry Pogson destacó que «los cloroplastos son el motor de recolección de energía lumínica de la planta y demostramos que los carotenoides proporcionan una señal importante en el control del desarrollo estructural de los cloroplastos».
La comprensión de las vías de señalización de los carotenoides ha abierto nuevas oportunidades para desarrollar nuevos compuestos funcionales vegetales que podrían mejorar el color, la nutrición, el sabor y el desarrollo de las plantas .
La investigación «Un apocarotenoide derivado del cis-caroteno regula el desarrollo de etioplastos y cloroplastos » fue publicada en eLife .
Más información: Christopher I. Cazzonelli et al. Un apocarotenoide derivado del ciscaroteno regula el desarrollo de etioplastos y cloroplastos, eLife (2020). DOI: 10.7554/eLife.45310
