En esta publicación estamos acostumbrado a hablar del ritmo circadiano humano, sin embargo en esta ocasión cambiamos de objetivo y nos centramos en el ritmo circadiano de las plantas, descubierto por primera vez en 1729, al medir los movimientos del ritmo de las hojas en Mimosas. Ahora, investigadores del Instituto Earlham (EI), en el Reino Unido, han desarrollado un método para medir de manera fiable los relojes circadianos de plantas de cultivo y cómo estos cambian a medida que envejecen. Esta nueva investigación supone una herramienta muy útil para investigar cómo mejorar los cultivos del futuro.
La estudiante doctorado Hannah Rees, quien se ha encargado de dirigir la investigación, ha desarrollado un método fiable para medir con precisión el “reloj” de las plantas en el trigo y brassica de forma natural utilizando la “fluorescencia retardada”. Se denomina “fluorescencia retardada” a la luz que emiten las plantas después de que son iluminadas, y que persiste durante mucho tiempo cuando son colocada en la oscuridad. La investigación fue publicada recientemente en Plant Methods.
Las plantas también sufren consecuencias similares al cambio de las condiciones de la luz como las que podemos experimentar los humanos en su ritmo circadiano, que ahora son más fáciles de investigar gracias a este nuevo trabajo. Un robusto sistema circadiano se relaciona directamente con la resiliencia de la planta, la eficiencia en el uso de los recurso y mejoras del crecimiento. Un gran número de procesos fisiológicos en las plantas están bajo este control circadiano, incluyendo: respuestas a estrés biótico y abiótico, tiempo de floración, y captación de minerales. Por lo tanto comprender cómo funciona este reloj en cultivos como el trigo y la brassica tiene un gran potencial agrícola.
La investigación muestra cómo el ritmo circadiano sigue avanzando en las plantas de Brassica con luz de 24 horas, mientras que en el trigo este ciclo oscila mejor en una oscuridad constante. Aún más interesante es el descubrimiento de que en ambos tipos de planta, el reloj circadiano oscila más rápido a medida que la planta envejece, lo cual es cierto incluso para las hojas más viejas y jóvenes de una misma planta.
El método desarrollado por Hannah es realmente fiable para medir los patrones diarios en plantas de cultivo como el trigo, que anteriormente habían sido muy difíciles, ya que la mayoría de los métodos se basan en el uso de la modificación genética, una técnica que nos muy fácil de lograr en el trigo. Otras técnicas que analizan el movimiento de las hojas solo funcionan en dicotiledóneas (plantas con dos hojas de semilla), mientras que el trigo es monocotiledonea.
La técnica funciona midiendo la fluorescencia retardada del fotosistema II, que, como su nombre indica, es crucial para la fotosíntesis. La actividad del fotosistema II oscila en una ventana de 24 horas, y que es muy útil en organismos que dependen del sol para obtener energía.
Esta técnica permite detectar a los investigadores diferencias en los ritmos circadianos de cultivos para obtener alimentos y ayudarlos a sincronizar los mismo al entorno en el que se están cultivando. Los cultivos que crecen cerca del ecuador pueden necesitar diferentes ritmos que las plantas que crecen en los polos debido a la duración del día. Las plantas con relojes circadianos en sincronía con el entorno natural son más sanas y producen mayores rendimientos.
Esta nueva investigación tiene un gran potencial para mejorar los cultivos de trigo. Ya sabemos que los ritmos circadianos son importantes para un gran número de procesos biológicos, como: fotosíntesis, defensa contra las plagas, regulación del agua, floración, fijación de nitrógeno o para convertir el carbono en productos útiles.
Ahora que es posible conocer mejor y comprender cómo funciona el sistema circadiano en el trigo, podemos profundizar en como mejorarlo ya que se trata de un cultivo básico en el futuro.
