Agricultura Botánica y Genética Estados Unidos

Está en los genes: las investigaciones señalan cómo las plantas saben cuándo florecer

Está en los genes: las investigaciones señalan cómo las plantas saben cuándo florecer
Comprender cómo funciona la floración en Arabidopsis debería conducir a una mejor comprensión de cómo funcionan los mismos genes en plantas de cultivo como el arroz. Crédito: T Imaizumi / U de Washington

Los científicos creen que han identificado la última pieza crucial del rompecabezas de 80 años de cómo las plantas «saben» cuándo florecer.


por la Universidad de Washington


Determinar el momento adecuado para florecer, importante para que una planta se reproduzca con éxito, implica una secuencia de eventos moleculares, el reloj circadiano de la planta y la luz solar.

Comprender cómo funciona la floración en la planta simple utilizada en este estudio, Arabidopsis , debería conducir a una mejor comprensión de cómo funcionan los mismos genes en plantas más complejas cultivadas como cultivos como arroz, trigo y cebada, según Takato Imaizumi, una Universidad de Profesor asistente de biología en Washington y autor correspondiente de un artículo en la edición del 25 de mayo de la revista Science .

«Si podemos regular el momento de la floración, podríamos aumentar el rendimiento de los cultivos acelerando o retrasando esto. Conocer el mecanismo nos da las herramientas para manipular esto», dijo Imaizumi. Junto con los cultivos alimentarios, el trabajo también podría conducir a mayores rendimientos de plantas cultivadas para biocombustibles.

En épocas específicas del año, las plantas con flores producen una proteína conocida como FLOWERING LOCUS T en sus hojas que induce la floración. Una vez que se produce esta proteína, viaja desde las hojas hasta el ápice del brote, una parte de la planta donde las células no se diferencian, lo que significa que pueden convertirse en hojas o flores. En el ápice del brote, esta proteína inicia los cambios moleculares que envían a las células a convertirse en flores .

Los cambios en la duración del día indican a muchos organismos que las estaciones están cambiando. Se sabe desde hace mucho tiempo que las plantas utilizan un mecanismo interno de mantenimiento del tiempo conocido como reloj circadiano para medir los cambios en la duración del día. Los relojes circadianos sincronizan los procesos biológicos durante períodos de 24 horas en personas, animales, insectos, plantas y otros organismos.

Imaizumi y los coautores del artículo investigaron lo que se llama la proteína FKF1, que sospechaban era un jugador clave en el mecanismo por el cual las plantas reconocen el cambio estacional y saben cuándo florecer. La proteína FKF1 es un fotorreceptor, lo que significa que se activa con la luz solar .

«La proteína fotorreceptora FKF1 en la que hemos estado trabajando se expresa al final de la tarde todos los días y está muy estrictamente regulada por el reloj circadiano de la planta», dijo Imaizumi. «Cuando esta proteína se expresa durante los días cortos, esta proteína no se puede activar, ya que no hay luz al final de la tarde. Cuando esta proteína se expresa durante un día más largo, este fotorreceptor hace uso de la luz y activa los mecanismos de floración que implica el LOCUS T FLORECIENTE. El reloj circadiano regula el tiempo del fotorreceptor específico para la floración. Así es como las plantas perciben las diferencias en la duración del día «.

Este sistema evita que las plantas florezcan cuando es un mal momento para reproducirse, como en pleno invierno cuando los días son cortos y las noches largas.

Los nuevos hallazgos provienen del trabajo con la planta Arabidopsis , una pequeña planta de la familia de la mostaza que se usa a menudo en la investigación genética. Validan las predicciones de un modelo matemático del mecanismo que hace que Arabidopsis florezca que fue desarrollado por Andrew Millar, profesor de biología de la Universidad de Edimburgo y coautor del artículo.

«Nuestro modelo matemático nos ayudó a comprender los principios operativos del sensor de duración del día de las plantas», dijo Millar. «Esos principios serán válidos en otras plantas, como el arroz, donde la respuesta del cultivo durante el día es uno de los factores que limita el lugar donde los agricultores pueden obtener buenas cosechas. Es esa respuesta del mismo día la que necesita iluminación controlada para las gallinas ponedoras y los peces. granjas, por lo que es igualmente importante comprender esta respuesta en los animales.

«Las proteínas involucradas en los animales aún no se comprenden tan bien como en las plantas, pero esperamos que se apliquen los mismos principios que hemos aprendido de estos estudios».


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