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Científicos del CRAG identifican rol de los cloroplastos en el desarrollo de la planta en respuesta a la luz


Investigadores del Centro de Investigación en Agrigenómica (CRAG) han descubierto que los cloroplastos de plantas expuestas a sombra mandan señales al núcleo celular para moderar el crecimiento en busca de luz. 



El trabajo apoya la idea de que los cloroplastos tienen un rol fundamental, no solo en la fotosíntesis, sino también en el desarrollo de la planta en respuesta a la luz. Este descubrimiento, publicado esta semana en The Plant Cell, da pistas sobre cómo cultivar plantas en alta densidad y a la sombra de otras plantas.

Según explica el CRAG en nota de prensa, las plantas necesitan la luz del sol para alimentarse y crecer. Sin luz no se puede producir la fotosíntesis, la reacción mediante la cual los cloroplastos de las plantas convierten el CO2 atmosférico y el agua en azúcares y oxígeno. En algunas situaciones, como en zonas de bosque o en nuestros campos de cultivo con densidades de siembra altas, las plantas compiten entre ellas por la luz del sol.

LA INVESTIGACIÓN

Cuando una planta percibe la sombra o la cercanía de otras plantas activa un mecanismo para alargarse y crecer más que las plantas vecinas. Este mecanismo se conoce como el síndrome de huida de la sombra (SAS, de sus siglas en inglés). Sin embargo, un fuerte alargamiento puede ser perjudicial para la planta al consumir recursos que pueden ser necesarios en otras circunstancias. Los investigadores del CRAG han descubierto cómo las plantas coordinan el alargamiento para competir con las vecinas y al mismo tiempo no exponerse a gastos innecesarios.

La colaboración entre los equipos del CRAG liderados por el investigador ICREA Jaume Martínez-García y el investigador del CSIC Manuel Rodríguez-Concepción ha permitido demostrar que las condiciones de sombra reducen los niveles de pigmentos fotosintéticos (clorofilas y carotenoides). Así, se altera la fotosíntesis en los cloroplastos de manera progresiva, generando señales que viajan al núcleo para cambiar la expresión de los genes y atenuar de esta manera el alargamiento de la planta.

LOS CLOROPLASTOS

Los descubrimientos se han hecho en la planta modelo Arabidopsis thaliana. Los investigadores del CRAG redujeron farmacológicamente la concentración de pigmentos fotosintéticos en los cloroplastos, y observaron la variación de la longitud del tallo de las plantas al exponerlas a condiciones que simulan la sombra vegetal. Así, aquellas plántulas cuyos cloroplastos tenían una alta concentración de carotenoides y clorofilas alargaron mucho el tallo cuando percibieron que estaban a la sombra de otras, o, dicho de otra manera: activaron el SAS.Sin embargo, las plantas con menos pigmentos fotosintéticos se alargaron mucho menos, es decir, frenaron su SAS.

En sucesivos experimentos, el equipo de investigadores demostró que en este proceso de frenar la respuesta SAS interviene la hormona vegetal ácido abscísico, que se produce en los cloroplastos al degradarse los carotenoides.

Durante la evolución, los cloroplastos se formaron a partir de bacterias fotosintéticas que fueron incorporadas en otras células, lo que con el tiempo dio origen a las plantas. Aunque su papel fundamental en las plantas de hoy en día sigue siendo la fotosíntesis, los resultados de este trabajo apoyan la idea de que los cloroplastos también participan en el ajuste del desarrollo morfológico de la planta a la luz. Dicho de otra manera, se aseguran de que la planta crezca de la mejor manera para que la fotosíntesis sea óptima.


Artículo de referencia: Miriam Ortiz-Alcaide, Ernesto Llamas, Aurelio Gomez-Cadenas, Akira Nagatani, Jaime F. Martinez-Garcia, Manuel Rodriguez-Concepcion. Chloroplasts Modulate Elongation Responses to Canopy Shade 4 by Retrograde Pathways Involving HY5 and Abscisic AcidThe Plant Cell, 2019


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