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29 - Oct -2016 - 13:14


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Cultura

SE DESCUBRIÓ EL PRIMER SENSOR DE TEMPERATURA EN LAS PLANTAS

Investigadores del CONICET y de la Fundación Instituto Leloir aseguran que mejoraría la productividad de cultivos.

Noticias NU

"Ya se habían identificado en plantas receptores de luz y de hormonas, pero nunca se había descubierto ningún sensor de temperatura", afirma el líder del hallazgo publicado en revista Science, el doctor Jorge Casal, investigador superior del CONICET y jefe del Laboratorio de Fisiología Molecular de Plantas de la Fundación Instituto Leloir.

En 1950, se descubrió que las plantas contenían diferentes receptores de luz a los que llamaron "fitocromos". Estas estructuras, dispersas en partes como las hojas, el tallo y las raíces, funcionan como ojos que le "informan" al vegetal acerca de las variaciones de la luz ambiental a lo largo del día y de las estaciones.

Un nuevo descubrimiento puso de festejo a la comunidad cientifica. De la mano de Jorge Casal y su equipo descubrieron que un tipo de fitocromo (B) también registra la temperatura. "Es un resultado bastante sorprendente, porque uno no habría esperado que un receptor de la luz, conocido desde hace poco más de medio siglo, también lo fuera de la temperatura", señala Casal. Es como si un detector lumínico también tuviera un termómetro incorporado.

"Este sensor informa a la planta sobre si hace frío o calor, durante el día y en las distintas estaciones. A partir de esta información, se desencadenan reacciones moleculares que inducen su desarrollo y crecimiento cuando las condiciones climáticas son favorables", agrega Casal, quien también es vicedirector del Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura (IFEVA, CONICET-UBA).

El hallazgo sienta bases para el desarrollo futuro de cultivos que se adapten a diferentes condiciones climáticas. "Mediante la intervención de los mecanismos moleculares que regulan el sensor de temperatura, se podrían crear herramientas para ajustar determinados cultivos a temperaturas para las cuales no están acostumbrados. Por esta razón, nuestro trabajo cobra relevancia en el contexto del cambio climático", afirmó.

El doctor Casal y su equipo identificaron el receptor de temperatura realizando experimentos con plantas de la especie Arabidopsis thaliana, que comparte características genéticas con el trigo, el maíz, la papa y otros cultivos claves para la seguridad alimentaria mundial.

"Cuando empezamos los experimentos, no imaginamos que íbamos a llegar a estos resultados. De alguna manera, pensábamos que la temperatura iba a perturbar al fitocromo en su capacidad para medir en el espectro lumínico la luz roja y la roja lejana, indicadores respectivos de mayor o menor luz ambiental. Y esperábamos que en cierta medida aparecieran mecanismos compensatorios para que el fitocromo pudiera cumplir bien su función", datalló el especialista.

"Sin embargo, para nuestra sorpresa, descubrimos que el fitocromo integra al mismo tiempo los datos de luz y temperatura, hace un balance de esa información y la comunica a la planta para que ‘sepa’ las condiciones del ambiente", indica Casal, quien el año pasado ganó el Premio de Investigación George Forster concedido por la Fundación Alexander von Humboldt, en Alemania, por la relevancia de sus proyectos que apuntan a mejorar la productividad agrícola. Para dar ese “reporte meteorológico”, el fitocromo activa genes y proteínas.

"Los estudios in vitro nos permitieron mirar la estructura del fitocromo B a nivel molecular y percibir sus transformaciones a medida que se sometía de manera simultánea a variaciones de luz y de temperatura. Pudimos observar que esa molécula responde rápidamente y hace un balance entre ambas informaciones", indica Casal. Luego fue ver qué ocurría a nivel celular en plantas normales y otras con mutaciones genéticas cuyos receptores eran sensibles a la luz, pero no a la temperatura. Desde hace tiempo se sabía que las variaciones de luz modifican la distribución de los fitocromos en el núcleo de la célula. "Utilizando equipos de microscopia confocal, observamos que la temperatura también determinaba la concentración o dispersión de esos sensores en el núcleo de la célula. Y que el balance entre temperatura y luz era lo que determinaba esa distribución", añadió.

"El análisis demostró que el fitocromo B también registra y mide temperatura y hace un balance entre esa información y la de la luz. Ese promedio de datos ponen o no a esa molécula en un estado activo o en reposo. Y eso se traduce en el desarrollo y crecimiento de las plantas. Una variable fisiológica medida fue el crecimiento del tallo. Cuando hay luz, el tallo crece poco; pero si hay sombra o temperatura elevada, crece mucho. “Las respuestas de crecimiento promovido se atribuían a la activación del fitocromo por los cambios de luz. Pero con nuestro trabajo, también demostramos que las temperaturas elevadas remueven la forma activa del fitocromo y el tallo comienza a prolongarse", precisa.

¿Cuál son los beneficios de este descubrimiento? En un contexto de cambio climático, saber cómo las plantas leen la información térmica brinda una herramienta que permite pensar en ampliar el rango de temperatura propicio para distintos cultivos. "En estos momentos, estamos estudiando distintos genotipos de maíz y analizaremos su respuesta combinada a temperatura y luz en articulación con estudios genéticos del fitocromo B. La producción de alimentos debe aumentar a un ritmo más rápido para satisfacer la demanda de una población humana en aumento. Necesitamos generar una segunda revolución verde, y para ello es necesario realizar un trabajo en conjunto entre científicos de diferentes disciplinas, incluyendo biólogos moleculares, biotecnólogos y agrónomos, sectores de la producción y tomadores de decisión", concluye Casal.

Del avance también participaron Martina Legris, primera autora del paper y becaria doctoral del CONICET; Cecilia Costigliolo, becaria doctoral de la Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica; y el ingeniero Maximiliano Neme. Y colaboraron investigadores de las universidades de Cambridge, en el Reino Unido, de Friburgo, en Alemania, y de Washington, en San Luis, Estados Unidos.

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