Agricultura Botánica y Genética Estados Unidos

Dormir, despertar, repetir: ¿Cómo funcionan las plantas en diferentes zonas horarias?


Se entiende ampliamente que los humanos tienen un reloj circadiano. Cuando viajamos largas distancias, las cosas se desmoronan.


por el Instituto Earlham


Los ritmos fluctuantes diarios se descubrieron por primera vez en las plantas en 1729 al medir los ritmos de movimiento de las hojas en las mimosas. Ahora investigue en el Instituto Earlham, dirigido por Ph.D. La estudiante Hannah Rees, ha ‘arrojado luz’ sobre cómo funcionan en diferentes especies de plantas de cultivo.

Es importante destacar que Hannah ha desarrollado un método robusto para medir con precisión los relojes de las plantas en el trigo y la Brassica utilizando la ‘fluorescencia retardada’ natural, que será muy útil para investigar el mejoramiento de los cultivos para el futuro.

La fluorescencia retardada es la luz emitida por las plantas después de iluminarse, que persiste durante mucho tiempo cuando se coloca en la oscuridad. El documento, publicado en Plant Methods , arroja luz sobre lo que hace que el trigo ‘marque’ y cómo las plantas muestran signos de envejecimiento.

No somos tan diferentes, tu y yo

El reloj circadiano en las personas es bien conocido y bien entendido, como experimentar el desfase horario y la falta de sueño después de viajar entre diferentes zonas horarias. Incluso el cambio de hora en una hora a cada lado del verano puede desincronizarnos, ya que nuestros relojes corporales tardan unos días en volver a sintonizarse.

Las plantas también sufren consecuencias similares del cambio de las condiciones de luz, que ahora son más fáciles de investigar gracias al reciente trabajo en la IE. Entre los hallazgos, el reloj circadiano incorporado sigue avanzando en las plantas de Brassica con luz de 24 horas, mientras que en el trigo el reloj oscila mejor en la oscuridad constante.

Aún más interesante aún, parece que en ambos tipos de plantas, el reloj circadiano oscila más rápido a medida que la planta envejece, lo que es cierto incluso para las hojas más viejas y más jóvenes en una sola planta.

Hannah ha desarrollado un método robusto para medir patrones diarios en plantas como el trigo, que anteriormente había resultado difícil, ya que la mayoría de los métodos se basaban en el uso de la modificación genética, una técnica que no es muy fácil de lograr en el trigo. Otras técnicas que analizan el movimiento de las hojas solo funcionan en dicotiledóneas (plantas con dos hojas de semilla), mientras que el trigo es una monocotiledónea (una planta con una hoja de semilla, como pastos y lirios).

La técnica funciona midiendo la fluorescencia retardada del fotosistema II, que, como su nombre lo indica, es crucial para la fotosíntesis. La actividad del fotosistema II oscila en una ventana de 24 horas, que es muy útil en organismos que dependen del sol para obtener energía.

Esta técnica permitirá a los investigadores detectar diferencias entre los ritmos circadianos en los cultivos que actualmente se cultivan para obtener alimentos y ayudarlos a resolver si el ritmo se ajusta al entorno en el que se está cultivando. Los cultivos que crecen en el ecuador pueden necesitar diferentes ritmos para las plantas que crecen cerca de los polos debido a las diferencias en la duración del día. Las plantas con relojes circadianos en sincronía con el entorno natural son más sanas y producen mayores rendimientos.

La autora principal, Hannah Rees, dijo: «Estamos realmente encantadas de liderar el primer estudio utilizando la fluorescencia retardada (emisión de luz) como herramienta para mejorar las plantas de cultivo, centrándonos en la información útil que hemos obtenido sobre las diferencias entre los ritmos del reloj. Trabajo en brassica y trigo.

«El hecho de que el reloj se acelere a medida que la planta envejece también es realmente asombroso y nuestra siguiente pregunta es ¿por qué podría suceder esto? ¿Existe una ventaja biológica para tener un reloj ‘adolescente’ y un ‘reloj para personas mayores’? Esperamos que nuestro trabajo «Ayudará a mejorar los rendimientos de los cultivos al permitir que los mejoradores seleccionen cultivos con relojes circadianos combinados para un crecimiento óptimo en ciertas regiones del mundo».

Relojes para la seguridad alimentaria.

La investigación realizada por Anthony Hall Group en la IE sobre relojes circadianos tiene un gran potencial para producir mejor trigo. Ya sabemos que los relojes circadianos son importantes para los procesos biológicos, como:

  • Fotosíntesis (hacer azúcar)
  • Defensa contra plagas.
  • Conductancia estomática (regulación del agua)
  • Floración
  • Fijación de nitrógeno (para producción de proteínas).
  • Convertir el carbono en productos útiles.

Ahora que es posible conocer mejor y comprender cómo funcionan los relojes en el trigo, podemos profundizar en el potencial para mejorar este importante cultivo básico en el futuro.


Proporcionado por el Instituto Earlham


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