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25 de mayo de 2012
Noticias e Información
la última pieza crucial del rompecabezas de 80 años de antigüedad de cómo las plantas «saben» cuándo florecer.
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 una 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, profesor asistente de biología de la Universidad de Washington y autor correspondiente de un artículo en la edición del 25 de mayo de la revista Science.
«Si podemos regular el tiempo de 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 un mayor rendimiento de las plantas cultivadas para biocombustibles.
En épocas específicas del año, las plantas con flores producen una proteína conocida como Locus T de floración en sus hojas que induce la floración. Una vez que se elabora esta proteína, viaja desde las hojas hasta el ápice del brote, una parte de la planta donde las células no están diferenciadas, 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 en el camino para convertirse en flores.
Los cambios en la duración del día indican a muchos organismos que las estaciones están cambiando. Durante mucho tiempo se ha sabido que las plantas utilizan un mecanismo interno de mantenimiento del tiempo conocido como el 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 que 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 es activada por la luz solar.
Takato Imaizumi y Young Hun Song en el laboratorio de plantas Takato de la Universidad de Washington.U de Washington
«La proteína fotorreceptora FKF1 en la que hemos estado trabajando se expresa a última hora de la tarde todos los días y está muy regulada por el reloj circadiano de la planta», dijo Imaizumi. «Cuando esta proteína se expresa durante los días que son cortos, esta proteína no se puede activar, ya que no hay luz del día 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 involucran el Locus T. 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 los muertos del 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 florecer la Arabidopsis 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 diaria de las plantas», dijo Millar. «Esos principios se mantendrán 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 de un mismo día la que necesita iluminación controlada para las gallinas ponedoras y las piscifactorías, por lo que es igual de importante entender esta respuesta en los animales.
«Las proteínas involucradas en los animales aún no se entienden tan bien como en las plantas, pero esperamos que se apliquen los mismos principios que hemos aprendido de estos estudios.»
El primer autor del artículo es Young Hun Song, un investigador postdoctoral en el laboratorio de UW de Imaizumi. Los otros coautores son Benjamin To, que era un estudiante de pregrado de UW cuando se estaba llevando a cabo este trabajo, y Robert Smith, un estudiante graduado de la Universidad de Edimburgo. El trabajo fue financiado por los Institutos Nacionales de Salud y el Consejo de Investigación en Biotecnología y Ciencias Biológicas del Reino Unido.
Para más información:
Imaizumi, 206-543-8709, [email protected]