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Mecanismos que activan la floración en la primavera Botánica
Científicos del Max Planck Institute alemán han descubierto cómo las plantas inician la formación de flores dependiendo de la longitud del día y el momento del año. La aparición de flores en primavera está basada en un mecanismo molecular muy elaborado y extendido.
La Arabidopsis thaliana florece sólo en días largos. Foto: Max Planck Institute for Plant Breeding Research
(NC&T) Que las plantas contienen relojes internos que les permiten medir la longitud del día es algo que ya fue propuesto hace 80 años. Ahora, los mecanismos por los cuales consiguen medir el tiempo se pueden explicar gracias al aislamiento de los genes y proteínas que tienen un papel crucial en este proceso.
Un grupo de investigadores alemanes ha descrito cómo el circuito molecular alrededor de la proteína CONSTANS induce a la floración. Esta proteína se acumula en los núcleos de las células durante los días largos de la primavera, pero se degrada rápidamente si las plantas son expuestas a los días invernales, mucho más cortos. Tal circuito se conserva ampliamente en el reino vegetal, y conocer cómo inicia la floración en primavera podría ayudar a incrementar las cosechas de los cultivos.
Hace unos 80 años, se demostró que la planta del tabaco distingue entre el verano y el invierno, y que lo hace midiendo la longitud del día y la noche (fotoperiodicidad). Este proceso se encontró después en el resto del reino vegetal, y también en mamíferos, insectos y pájaros, por ejemplo. Además de la floración, otras respuestas estacionales de las plantas están controladas por la longitud del día.
La fotoperiodicidad empezó a ser estudiada en serio en los años 30, gracias a Erwin Bünning. Muchos aspectos del comportamiento de las plantas muestran ritmos diarios, tales como el movimiento de las hojas para optimizar su exposición a la luz solar, o la apertura y cierre de los poros en ellas para reducir la pérdida de agua durante el día. Esos comportamientos están controlados por el reloj circadiano, un reloj interno que completa su ciclo en 24 horas. Bünning propuso que el reloj circadiano podría también controlar la fotoperiodicidad, y que un ritmo generado por el reloj circadiano controlaría la floración, aunque una etapa de este ritmo sería sensible a la luz, para que ocurriera sólo durante días largos y no cortos.
La idea de Bünning se ha extendido últimamente gracias al aislamiento de los genes que controlan la floración. Como disponemos del genoma completo de la planta Arabidopsis thaliana, tenemos un catálogo de los 25.000 genes que controlan la vida vegetal. En la naturaleza, la Arabidopsis thaliana florece en primavera, en respuesta a la llegada de los días más largos. Cuando se desactivan ciertos genes, la planta deja de poder distinguir entre días largos y cortos. Uno de estos genes, el CONSTANS, está controlado por el reloj circadiano, de manera que la abundancia de ARN mensajero se eleva unas 12 horas después del amanecer y permanece alto durante la noche. Este patrón de expresión característico causa que el gen se exprese cuando la planta está expuesta a la luz en días largos, pero que sólo lo haga en la oscuridad en los días cortos. Por tanto, si la proteína CONSTANS activa de alguna manera la floración sólo cuando las plantas están expuestas a la luz, entonces esto explicaría porqué la floración ocurre sólo en días largos y no cortos.
Los trabajos en el Max Planck Institute han demostrado que unas proteínas vegetales específicas que detectan la luz azul y roja extrema (los fotorreceptores criptocromo y fitocromo A) son necesarias para activar CONSTANS. Expuestos a estas longitudes de onda al final de un día largo, los fotorreceptores estabilizan la proteína CONSTANS en el núcleo, permitiendo que ésta active la expresión de los otros genes que desembocan en la floración. En la oscuridad, estos fotorreceptores no se activan y la proteína no estará presente.
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