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19 de Marzo de 2012
Botánica

¿Cómo regulan las plantas su reloj interno?

Un nuevo estudio contradice lo establecido hasta el momento sobre los ritmos circadianos vegetales.

Arabidopsis thaliana es el modelo vegetal de estudio más común. [Alberto Salguero Quiles / Wikimedia Commons / CC BY-SA 3.0]

Los científicos llevan tiempo intentando comprender el funcionamiento del reloj circadiano vegetal, un fenómeno común a todos los organismos superiores. Sabemos que las plantas presentan un ritmo biológico con un periodo de 24 horas sincronizado con los cambios ambientales que ocurren durante el día y la noche, de manera que la duración de los ciclos de luz y las variaciones en la temperatura informan a las plantas sobre la época del año en la que se encuentran. En respuesta a estos cambios, se regulan algunos de los procesos esenciales en la plantas como la germinación, el crecimiento, la floración o las respuesta al estrés. Su correcto funcionamiento resulta esencial para el adecuado crecimiento y desarrollo de la planta.

El ritmo circadiano se genera de manera endógena en la planta y es muy constante, por lo que se encuentra altamente regulado. Esta regulación es llevada a cabo por proteínas que mantienen el ciclo biológico de manera independiente a pequeñas variaciones externas.

Hasta ahora, los estudios con la planta modelo Arabidopsis thaliana sugerían que el funcionamiento de los relojes circadianos vegetales dependía esencialmente de dos osciladores o conjuntos de genes: uno diurno y otro nocturno, acoplados para reconocer la mañana y la tarde. Según ese modelo, la proteína TOC1 activaba los genes del oscilador diurno, que a su vez reprimía el oscilador nocturno. Ahora, el trabajo liderado por la investigadora del CSIC Paloma Mas, en el Centro de Investigación en Agrigenómica (CRAG) de Barcelona, revela un papel diferente de TOC1. Su estudio, publicado en el último número de la revista Science, muestra que esta proteína regula directamente la expresión génica de ambos osciladores, pero no mediante su activación, como se creía hasta ahora, sino a través de su represión, actuando así como un represor global. «Los estudios de secuenciación masiva para analizar los genes diana de TOC1, junto con análisis transcripcionales, nos han permitido demostrar que la represión de la expresión génica por parte de TOC1 ocurre mediante la unión directa de la proteína a los promotores delos genes que regula» explica Mas.

El trabajo entraña consecuencias notables. Define una nueva estructura del reloj circadiano y descifra nuevos mecanismos de funcionamiento y regulación que son esenciales en el ciclo biológico de la planta. Marca, además, nuevas estrategias de investigación: «el estudio del papel del reloj en el control de la fisiología y el metabolismo de la planta ha de tener en cuenta ahora la nueva estructura del oscilador, en la que TOC1 actúa como represor global y no como activador». El conocimiento de los ritmos circadianos en las plantas permitirá mejorar su crecimiento y desarrollo, lo que supone numerosas aplicaciones en la agricultura, como ayudar a escalonar la recolección de las cosechas para aumentar su producción.

Además del Centro de Investigación en Agrigenómica, consorcio del CSIC, el Instituto de Investigación y Tecnología Agroalimentarias y la Universidad Autónoma de Barcelona, en el trabajo han participado investigadores del Instituto de Tecnología de California, la Escuela de Ciencias Biológicas de la Universidad de Edimburgo y el Centro de Biología de Sistemas, de la misma ciudad.

Más información en Science

Fuente: SINC

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