Para las angiospermas, o plantas con flores, una de las decisiones más importantes que enfrentan cada año es cuándo florecer. No es una tarea trivial. Para florecer, deben cesar el crecimiento vegetativo y comprometerse a hacer esas estructuras reproductivas energéticamente caras quetraerá la próxima generación.
El conocimiento de este proceso a nivel celular es fundamental para comprender cómo las plantas asignan recursos y producen los componentes que más nos interesan, incluidos los granos, tubérculos, hojas, nueces y frutas que significan tanto para los humanos como para los animales.
En un artículo publicado el 24 de septiembre en la revista Plantas naturales un equipo internacional de investigadores descubrió que el gen FT, el principal impulsor de la transición a la floración en las plantas cada primavera, hace algo inesperado Arabidopsis thaliana plantas cultivadas en ambientes naturales, con implicaciones para las condiciones de crecimiento artificial que los científicos usan comúnmente en el laboratorio. El equipo, dirigido por el profesor de biología de la Universidad de Washington Takato Imaizumi, demostró que FT tiene un pico de actividad cada mañana antes de la transición, algo que los científicos no habían visto anteriormente Arabidopsis , una planta modelo que está ampliamente estudiada para comprender los detalles moleculares de la transición a la floración. El pico de la mañana de la actividad FT hace que las plantas pasen más temprano del crecimiento vegetativo a la floración.
"Investigación previa sobre la actividad de FT en Arabidopsis mostró que hay un pico de actividad en la tarde, no en la mañana ", dijo Imaizumi, quien es el autor principal del artículo." Mostramos definitivamente que hay un pico de actividad en la mañana, y creemos que sabemos por quéel pico de esta mañana no se había visto anteriormente en el laboratorio de investigación "
Se realizó una investigación previa, que solo vio un pico nocturno de actividad del gen FT Arabidopsis plantas cultivadas en interiores bajo luz fluorescente. Imaizumi y su equipo, que incluye investigadores en Suiza, Escocia, Corea del Sur y Japón, cultivaron sus plantas afuera bajo la luz solar.
Imaizumi quería hacer este experimento porque las condiciones en el solsticio de verano en Seattle, donde se encuentra su laboratorio, son similares a las condiciones de crecimiento estandarizadas y artificiales de "día largo" para Arabidopsis : 16 horas de luz y ocho horas de oscuridad.
"Siempre quise cultivar plantas al aire libre en condiciones similares al laboratorio solo para asegurarme de lo que estamos viendo en el laboratorio Arabidopsis es realmente lo que está sucediendo en la naturaleza ", dijo Imaizumi.
Su equipo creció no transgénico Arabidopsis plantas al aire libre durante cinco veranos consecutivos y los comparó con plantas cultivadas en interiores bajo condiciones artificiales de día largo. Las plantas al aire libre produjeron menos hojas que las plantas de interior, lo que indica que las plantas de exterior florecieron antes. Tanto las plantas de exterior como las de interior mostraron picos nocturnos del gen FTactividad, pero las plantas cultivadas al aire libre también mostraron un pico matutino de actividad FT. Llegaron a la conclusión de que las condiciones de crecimiento artificial en interiores perdieron cualidades clave de las condiciones naturales, eliminando la expresión del gen FT y el rasgo que gobierna. Cuando está activo, el FTEl gen produce una proteína que viaja desde las hojas hasta el meristemo apical del brote, el nicho de las células madre en el brote que produce un crecimiento por encima del suelo, y cambia el meristemo del crecimiento vegetativo al crecimiento floral.
Para identificar las diferencias entre las condiciones de cultivo interior y exterior, el grupo de Imaizumi se centró en la luz. Las bombillas fluorescentes de uso común en Arabidopsis la investigación no emite las mismas longitudes de onda de luz que la luz solar. Las bombillas fluorescentes, por ejemplo, generan menos luz de las longitudes de onda rojas lejanas. En las parcelas de cultivo al aire libre, la proporción de luz de longitud de onda roja a longitud de onda roja lejana era aproximadamente1 a 1, pero para las bombillas fluorescentes, esta relación es mayor que 2, lo que significa que emiten más luz roja que roja lejana. Cuando los investigadores agregaron una lámpara LED de color rojo lejano a las cámaras de crecimiento interiores para imitar la luz exterior, el Arabidopsis las plantas mostraron un pico matinal de actividad del gen FT.
Además, al modificar las temperaturas en las cámaras de crecimiento interiores para que circulen diariamente de aproximadamente 16 grados Celsius a casi 23 C, o de 61 grados Fahrenheit a aproximadamente 73 F, la actividad del gen FT de la tarde se redujo, de manera similar aplantas al aire libre.
FT se ha estudiado en otras plantas, incluidas algunas plantas de cultivo, que también muestran picos matutinos de expresión de FT. Pero la mayoría de las plantas comercialmente importantes son demasiado grandes o crecen demasiado lentamente para los estudios de ambiente controlado que se requieren para determinar la capacidad celular y celular.detalles genéticos de los rasgos de las plantas. Por eso Arabidopsis , una maleza pequeña y de rápido crecimiento de la familia de la mostaza, se usa ampliamente como un organismo modelo sustituto.
Los hallazgos del equipo son una oportunidad para revisar las condiciones artificiales de crecimiento, según Imaizumi.
" Arabidopsis se ha estudiado durante décadas. Los investigadores establecieron sus condiciones de cultivo en interiores lo mejor que pudieron, dado el equipo, el tiempo y la financiación, y transmitieron esas condiciones a los científicos que capacitaron ", dijo Imaizumi." Pero necesitamos cambiar esas condiciones para queque lo que encontramos en el laboratorio refleja la naturaleza más de cerca. Si vemos un cambio en la floración al hacer estas alteraciones menores, imagino que otros rasgos también cambiarán ".
Críticamente, sus resultados iluminan el camino a seguir para que los investigadores de plantas adopten condiciones de crecimiento artificial que reflejen con mayor precisión las condiciones naturales de crecimiento.
"Mostramos que solo se necesitan algunas modificaciones simples a las condiciones de crecimiento artificial, que los investigadores están utilizando en todo el mundo, para que la investigación de laboratorio sobre Arabidopsis más y otras plantas imitan con precisión las condiciones de crecimiento al aire libre ", dijo Imaizumi." Esto asegura que los descubrimientos realizados en el laboratorio serán más comparables a los procesos biológicos, a nivel celular y molecular, en otras plantas deinterés en la naturaleza "
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Materiales proporcionado por Universidad de Washington . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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