Agricultura Botánica y Genética Estados Unidos

Los científicos arrojan luz sobre el mecanismo del reloj de las plantas

Los científicos arrojan luz sobre el mecanismo del reloj de las plantas

Los científicos de la Universidad de York forman parte de un equipo internacional de investigadores que han dado un paso significativo en el descubrimiento de los mecanismos genéticos que utilizan las plantas para luchar por la luz.


por la Universidad de York


En un estudio publicado en la revista eLife, señalan una proteína que juega un papel clave en la forma en que el reloj circadiano, el mecanismo interno que gobierna los ciclos diarios de las plantas, puede anticipar la intensidad y la duración de la luz y la oscuridad.

Estos relojes internos controlan cómo se «encienden» o «apagan» múltiples genes en diferentes momentos en cada período de 24 horas. Debido a que la luz y la temperatura ambiente también varían con la hora del día, muchos organismos, incluidos los humanos, usan estas señales externas como señales para restablecer sus propios relojes internos. Como las horas de luz y la temperatura varían en todo el mundo, y con las estaciones, las plantas y los animales deben poder cambiar la forma en que estas señales externas influyen en sus relojes internos para que puedan mantenerse en sintonía con el ciclo día / noche. Sin embargo, no está claro cómo lo hacen.

Los investigadores, del Departamento de Biología de York, que trabajan con colegas del Instituto Max Plank para la Investigación del Mejoramiento Vegetal, exploraron esta cuestión cultivando plantas que provenían de un cruce entre dos tipos de la planta modelo Arabidopsis thaliana de diferentes entornos: uno de Alemania, y el otro de Tayikistán en Asia Central.

Estos descendientes también fueron modificados genéticamente para que se produjera una enzima que podía emitir luz bajo el control del reloj interno. Los científicos descubrieron que las plantas seguían brillando y desvaneciéndose con un ritmo casi diario incluso después de que se hubieran eliminado las señales externas, como cambios de temperatura o luz.

Varias plantas descendientes brillaban y se desvanecían con diferentes ritmos, algunas tenían, por ejemplo, un día de 21 horas y otras un día de 28 horas. Estas distinciones fueron causadas por muchos genes que diferían de las plantas parentales originales de Alemania y Tayikistán, y los investigadores «mapearon» una de estas diferencias genéticas en un solo gen.

La descendencia que heredó una versión de un gen llamado ELF3 del padre de Tayikistán tenía relojes internos que funcionaban más rápido cuando la planta estaba bajo la luz. Estas plantas también dejaron de brillar gradualmente con tanta intensidad como el padre alemán cuando se mantuvieron en la oscuridad, lo que sugiere que sus relojes internos «marcaban más suavemente». Ya se sabía que el gen ELF3 afectaba el reloj circadiano de las plantas, y el equipo de investigación concluyó que las plantas con la versión de Tayikistán de este gen, ELF3-Sha, también eran menos capaces de restablecer sus relojes internos para sincronizarse en respuesta a señales externas. .

Los investigadores también demostraron que es más probable que la proteína ELF3 normal se encuentre en el núcleo de una célula vegetal que la versión ELF3-Sha, lo que podría sugerir que esta proteína está involucrada en la desactivación de genes. Ahora se necesita más investigación para descubrir exactamente cómo la proteína ELF3 hace esto para mantener el reloj interno de la planta «funcionando» correctamente.

Uno de los miembros del equipo de investigación, el profesor Seth Davis, del Departamento de Biología de York y anteriormente del Instituto Max Plank para la Investigación del Mejoramiento de Plantas, dijo: «El desafío ahora es convertir esta investigación fundamental para cambiar los genes del reloj en las plantas de cultivo para que puede responder mejor a diferentes influencias ambientales y mitigar las fuerzas del cambio climático «.


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