Un estudio dirigido por la Universidad de Melbourne ha establecido como las plantas utilizan su metabolismo para distinguir la hora del día y determinar cuándo crecer. Se trata de un importante descubrimiento que podría ayudar a aprovechar los cultivos en diferentes entornos y latitudes, así como su desarrollo en entornos artificiales y granjas verticales.
Los relojes circadianos en las plantas impulsan ritmos biológicos que se ajustan a las señales ambientales. Así, por ejemplo la plantas deben coordinar su metabolismo fotosintético con el entorno diario, adaptando su fisiología y ritmos circadianos para que coinciden con la disponibilidad de carbono.
Los productos del metabolismo fotosintético, incluidos azúcares y las especies reactivas al oxígeno (ROS), están estrechamente ligados con el reloj circadiano vegetal y se ha demostrado que los azúcares proporcionan una retroalimentación metabólica al oscilador circadiano.
En el nuevo estudio, publicado recientemente en PNAS, detalla cómo las plantas tienen una señal metabólica que ajusta su reloj circadiano por la noche para asegurarse que almacena suficiente energía para sobrevivir durante el periodo nocturno. Es decir, cómo utilizan su metabolismos para detectar el tiempo al anochecer y ayudar a conservar la energía producida por la luz solar durante el día.
La investigación, en la que también participan científicos de la Universidad de York, sugiere que esta señal podría proporcionar información importante a la planta sobre la cantidad de azúcar disponible al anochecer, y, por lo tanto, cómo ajustar el metabolismo para pasar la noche.
“Las plantas no pueden ir a la nevera en medio de la noche si tienen hambre, por lo que tienen que predecir la duración de la noche para que haya suficiente energía para durar hasta el amanecer. Es un poco cómo configurar un despertador. Se trata de un momento crucial dentro del ciclo diario de su metabolismo ya que de equivocarse es realmente perjudicial para su crecimiento y supervivencia”, explica el Dr. Mike Haydon de la Escuela de Biociencias de la Universidad de Melbourne.
El Dr. Haydon y sus colaboradores habían demostrado anteriormente que la acumulación de azúcares producidos a partir de la fotosíntesis le da a la planta información importante sobre la cantidad de azúcar generada por la mañana y envía señales a lo que se conoce como el reloj circadiano, para ajustar su ritmo.
“Ahora hemos encontrado que una señal metabólica diferente, llamada superóxido, actúa al anochecer y cambia la actividad de los genes del reloj circadiano por la noche. También encontramos que esta señal afecta el crecimiento de las plantas. Creemos que esta señal podría estar proporcionando información a la planta sobre la actividad metabólica a medida que se pone el sol”, afirma el Dr Haydon.
Para entender cómo los azúcares alteran el reloj circadiano, los investigadores midieron las expresión génica en las plántulas mientras modificaban la fotosíntesis o el suministro de azúcar.
Descubrieron un conjunto de genes, conocidos por estar regulados por el componente químico, superóxido, una molécula asociada con la actividad metabólica. La mayoría de estos genes son activos por la noche, incluidos los genes clave que actúan en el reloj circadiano. Encontraron que al inhibir la producción de superóxido, también inhibieron el efecto del azúcar en estos genes del reloj circadiano por la noche.
Los investigadores esperan que el estudio sea realmente relevante ya que puede ayudar a producir más alimentos de manera más confiable.
“A medida que nos esforzamos por producir más alimentos para la creciente población mundial frente al cambio climático, es posible que necesitemos cultivar en diferentes entornos, como diferentes estaciones, diferentes latitudes o incluso en entornos artificiales como jardines verticales. Comprender cómo las plantas optimizan los ritmos del metabolismo podría ser información útil para permitirnos ajustar sus relojes circadianos para adaptarlos a estas condiciones y maximizar los rendimientos futuros”, concluye Hoyden.
