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Investigadores del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas han descubierto un regulador del crecimiento en las especies vegetales que crecen en la sombra. El hallazgo permitiría generar variedades que toleren la disminución de la calidad y cantidad de luz para utilizar en cultivos densos o intercalados.
Debido a la importancia de la luz para su supervivencia, las plantas han desarrollado sofisticados mecanismos para optimizar su aprovechamiento. Uno de ellos es la llamada ‘respuesta a la sombra’, e incluye una serie de cambios como la elongación de tallos y peciolos.
Este mecanismo está regulado, entre otros, por el reloj circadiano de las plantas, cuyo funcionamiento se va conociendo poco a poco.
Ahora, un equipo liderado por el Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP), ha identificado un componente de ese reloj que modula la respuesta de las plantas a la sombra, actuando como un ‘freno molecular’ que asegura que esta respuesta se dé solo tras una falta prolongada de luz. Sus resultados se publican en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
El estudio se centra en los mecanismos moleculares por los que el reloj circadiano regula cómo las plantas responden a la sombra. Para las plantas adaptadas a espacios abiertos, expuestas a una gran cantidad de luz, la sombra puede ser perjudicial para su desarrollo en el campo.
Estas plantas perciben la sombra como un peligro y reaccionan a ella iniciando lo que se conoce como la respuesta de evasión de la sombra. “Esta respuesta comprende una serie de cambios morfológicos y de desarrollo, que incluyen la elongación de tallos y peciolos para permitir a la planta llegar a la luz”, describe Maria A. Nohales, autora principal del artículo.
Sin embargo, la respuesta a sombra no es igual en cualquier momento del día, al menos en lo que al crecimiento se refiere.
Las plantas responden de manera diferente cuando perciben la sombra al amanecer (cuando no tiene ningún efecto) a cuando la perciben al atardecer (cuando tiene el mayor efecto). Esta temporalización está regulada por el reloj circadiano de las plantas que controla su metabolismo, fisiología y desarrollo adaptándolos a las condiciones externas.
Así, la repuesta de las plantas a la sombra puede ser muy rápida, ya que los factores que transmiten la señal son muy sensibles a los cambios en la calidad de la luz. “Hemos identificado cómo un componente de ese reloj, la proteína GIGANTEA, reprime la acción de estos factores en respuesta a la sombra por la tarde. Este componente actuaría como un freno molecular, asegurando que la respuesta solo se desencadene tras una exposición prolongada a la sombra y no frente a una variación momentánea y pasajera en la calidad de la luz”, revela Nohales.
Es interesante manipular esta respuesta, por ejemplo, para mejorar el rendimiento de los cultivos en el campo, donde normalmente se siembra en altas densidades
Dado que el crecimiento de la planta supone un coste energético, este mecanismo de regulación contribuiría a incrementar la eficiencia energética, asegurando que la inversión sólo se realice frente a una situación de peligro real, afirma el estudio.
Por eso, el conocimiento del funcionamiento de este mecanismo permitiría manipular esta respuesta con fines biotecnológicos. “Es interesante manipular esta respuesta, por ejemplo, para mejorar el rendimiento de los cultivos en el campo, donde normalmente se siembra en altas densidades”, explica la investigadora del CSIC.
La proximidad de otras plantas genera cambios en la calidad de la luz que perciben las plantas, lo que activa la respuesta de evasión de la sombra.
Muchos de los cambios morfológicos y del desarrollo que acompañan a esta respuesta no son deseados en agricultura, “puesto que generan plantas elongadas, con poca acumulación de biomasa y con floración adelantada”, asegura Nohales. Generar plantas que tengan este tipo de respuesta atenuada permitiría cultivar densamente minimizando efectos negativos.
Otra aplicación estaría en el llamado intercropping (cultivo intercalado), donde se intercalan distintos cultivos: por ejemplo, un cultivo de cobertura como el berro (Thlaspi arvense), utilizado en la producción de biofuels, y otro como la soja.
“Un factor limitante de este sistema de cultivo es que uno afecte negativamente al rendimiento del otro al producir sombreado. En este contexto, generar variedades que toleren la disminución de la calidad y cantidad de luz es deseable para este tipo de cultivo intercalado”, finaliza.
Referencia:
Carlos Martínez-Vasallo et al. "GIGANTEA adjusts the response to shade at dusk by directly impinging on PHYTOCHROME INTERACTING FACTOR 7 function". Proceedings of the National Academy of Sciences, 2024
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