Botánica, nutrición y genética Estados Unidos Temas

Nuevos conocimientos sobre cómo los fitocromos ayudan a las plantas a percibir y reaccionar a la luz y la temperatura

Hecho a la sombra o divertido bajo el sol
Crédito: Shutterstock

Las plantas contienen varios tipos de proteínas especializadas sensibles a la luz que miden la luz cambiando de forma al absorber la luz. El principal de ellos son los fitocromos.


por Talia Ogliore, Universidad de Washington en St. Louis


Los fitocromos ayudan a las plantas a detectar la dirección, la intensidad y la duración de la luz ; la hora del día; si es el comienzo, la mitad o el final de una temporada; e incluso el color de la luz, que es importante para evitar la sombra de otras plantas. Sorprendentemente, los fitocromos también ayudan a las plantas a detectar la temperatura.

Una nueva investigación de la Universidad de Washington en St. Louis ayuda a explicar cómo el puñado de fitocromos que se encuentran en cada planta responde de manera diferente a la intensidad de la luz y la temperatura, lo que permite a las plantas terrestres colonizar el planeta hace muchos millones de años y les permite aclimatarse a una amplia variedad. de ambientes terrestres.

El nuevo trabajo del laboratorio de Richard D. Vierstra, profesor de Biología en Artes y Ciencias George y Charmaine Mallinckrodt, se publica esta semana en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias ( PNAS ).

Por primera vez, estos biólogos caracterizaron completamente la familia de fitocromos de la planta modelo común Arabidopsis thaliana a nivel bioquímico.

Los científicos también ampliaron esa caracterización a los fitocromos de dos importantes cultivos alimentarios: maíz y patatas. En lugar de encontrar que todas las isoformas de fitocromo son idénticas, encontraron diferencias sorprendentes.

«Un obstáculo importante para comprender cómo los fitocromos dirigen la mayoría de los aspectos del crecimiento y desarrollo de las plantas ha sido definir cómo las isoformas relacionadas funcionan de manera colectiva y única para regular actividades celulares específicas», dijo Vierstra.

Las plantas suelen expresar tres o más fitocromos. Era bien sabido que las plantas pueden responder a amplios rangos de intensidades de luz, pero otros factores, como los niveles de expresión y el potencial de señalización, se consideraron los posibles culpables.

«Ahora sabemos que las diferentes propiedades biofísicas de las isoformas también sustentan los potenciales de señalización únicos dentro de las familias de fotorreceptores de fitocromos de plantas», dijo Vierstra. «Estas propiedades son evidentes en las familias Phy en plantas que van desde Arabidopsis hasta maíz y papas, lo que indica que probablemente surgieron muy temprano en la evolución del fitocromo «.

Una comprensión más profunda de estas proteínas permitirá a los científicos utilizar los fitocromos como herramientas tanto en la agricultura como para la investigación en el campo de la optogenética, que ha explotado los fitocromos para controlar con precisión los eventos celulares simplemente con la luz brillante.

«Es sorprendente lo diferente que responden los dos principales fitocromos de Arabidopsis a los diferentes niveles de luz, donde los niveles bajos de luz similar a la sombra intensa pueden activar casi por completo la isoforma PhyA, mientras que la isoforma PhyB requiere casi pleno sol para volverse completamente activa», dijo Zachary. Gannam, becario postdoctoral en biología en Artes y Ciencias y co-primer autor del nuevo artículo.

Los resultados también muestran por qué PhyB puede tener el papel más importante en la forma en que las plantas perciben la temperatura, algo que será aún más importante en un mundo que se calienta.

«La lucha de una planta por la supervivencia es ajena a nosotros. Están arraigadas en su lugar y deben adaptarse a su entorno inmediato o perecerán», dijo E. Sethe Burgie, científico investigador en biología y coautor del nuevo artículo.

«Las respuestas graduales a la luz son importantes para mantener el crecimiento de las plantas bajo un control adecuado a medida que la planta se adapta a su entorno», continuó. «Es probable que sean integrales para detectar el aumento o la disminución de las horas de luz del día para permitir la floración y el establecimiento de semillas en la temporada adecuada».

En los próximos meses, los investigadores planean modificar y cultivar plantas que manifiesten diferentes variaciones y combinaciones de los fitocromos incluidos en este estudio de laboratorio, con el objetivo de modificar la sensación de luz y temperatura de los cultivos para beneficio agrícola.



WP Twitter Auto Publish Powered By : XYZScripts.com