Las plantas tienen que interpretar las fluctuaciones de temperatura en escalas de tiempo que varían de horas a meses para alinear su crecimiento y desarrollo con las estaciones.
Se sabe mucho acerca de cómo las plantas responden a la temperatura, pero los mecanismos que les permiten medir la señal de temperatura son menos conocidos.
En este estudio que aparece en Naturaleza , los investigadores Yusheng Zhao y Rea Antoniou-Kourounioti en los grupos de la profesora Dame Caroline Dean y el profesor Martin Howard en el Centro John Innes muestran que el crecimiento lento se utiliza como una señal para detectar cambios de temperatura a largo plazo.
"Hemos encontrado un nuevo mecanismo de detección de temperatura que mantiene una memoria a largo plazo del frío, integrándose sobre temperaturas fluctuantes para medir la duración del frío. Este es un nuevo tipo de mecanismo físico para la detección de temperatura y puede guiar más estudios en esteárea "explica el primer autor Dr. Yusheng Zhao.
Utilizando una pantalla genética avanzada, observando la genética de las plantas que muestran un rasgo particular, encontraron una respuesta disfuncional. Estas plantas mostraron altos niveles de una proteína llamada VIN3 en temperaturas cálidas. Esta proteína es bien conocida por estar regulada duranteperíodos de frío e interactúa con el sistema de memoria molecular epigenético que permite a las plantas recordar el frío.
El Dr. Yusheng Zhao descubrió que estas plantas tenían una de las dos versiones de NTL8 mutado, un factor de transcripción o proteína reguladora que activaba VIN3 incluso sin frío.
Para comprender el papel de NTL8, lo etiquetaron con una proteína fluorescente GFP y buscaron con ayuda de la plataforma de Bioimagen en el Centro John Innes para mostrar dónde está presente esta proteína en comparación con VIN3. Esto mostró que se encontró la versión mutadaEn todas partes de la planta y la proteína de tipo salvaje se observó principalmente en las puntas de crecimiento de las raíces. También mostró que se acumula lentamente con el tiempo en el frío.
Utilizando un enfoque teórico para explorar el problema más a fondo, el equipo razonó que comprender qué tan rápido se degrada la proteína NTL8 puede ofrecer una idea de cómo funciona la dinámica lenta de NTL8 y VIN3. Descubrieron que la proteína NTL8 es duradera, según lo predicho porla teoría.
El modelo matemático mostró que el factor principal que determina la cantidad de proteína NTL8 es la dilución dependiente del crecimiento. Si el clima se calienta, las plantas crecen más rápido y a medida que las células se multiplican, la cantidad de NTL8 se diluye. Por el contrario, en temperaturas más frías, las plantas crecenmás lentamente y NTL8 está más concentrado, pudiendo acumularse con el tiempo. El modelo matemático puede reproducir las observaciones de los niveles de proteína NTL8 observados en el calor y el frío.
Para probar aún más el modelo, agregaron químicos y hormonas para cambiar el crecimiento de las plantas para ver si esto cambió los niveles de NTL8 según lo predicho por el modelo, lo que hizo. En las raíces agregaron la hormona de crecimiento de las plantas Gibberellin, que causa que las plantascrecer más rápido y los niveles de NTL8 fueron más bajos, como se esperaba. Cuando agregaron un inhibidor del crecimiento, los niveles de proteína NTL8 fueron más altos en toda la planta. El equipo realizó experimentos similares en las raíces, y estas predicciones también se confirmaron.
El Dr. Rea Antoniou-Kourounioti, primer autor conjunto agrega: "Nos sorprendió la simplicidad del nuevo mecanismo de temperatura que descubrimos, que recicla la información de temperatura de un proceso [crecimiento] para crear un mecanismo de detección de temperatura completamente nuevo para otro [vernalización -- la aceleración de la floración por el frío]. Podríamos reproducir la mayoría de los cambios dependientes de la temperatura en nuestras observaciones experimentales con nuestro modelo simplemente cambiando la tasa de crecimiento entre cálido y frío ".
"Este estudio revoluciona nuestra comprensión de cómo las plantas perciben la temperatura y, en particular, cómo se integran las condiciones ambientales fluctuantes a largo plazo", dice el profesor Martin Howard.
"Este estudio muestra la fantástica sinergia cuando los enfoques experimentales se combinan con el modelado computacional. Nunca hubiéramos descubierto este mecanismo haciendo cualquiera de los dos por separado", dice Caroline Dean.
Los resultados serán útiles para comprender cómo las plantas y otros organismos perciben las señales ambientales fluctuantes a largo plazo y podrían aplicarse a los cultivos.
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Materiales proporcionado por Centro John Innes . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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