Las plantas poseen mecanismos moleculares que impiden que florezcan en invierno. Una vez que ha pasado el frío del invierno, se desactivan. Sin embargo, si todavía hace demasiado frío en primavera, las plantas adaptan su comportamiento de floración en consecuencia.La Universidad de Munich TUM ha descubierto cambios genéticos para este comportamiento adaptativo. A la luz de los cambios de temperatura resultantes del cambio climático, esto puede ser útil para asegurar la producción de alimentos en el futuro.
Todos saben que muchas especies de plantas florecen en diferentes momentos de la primavera. El momento en que una planta florece en primavera no sigue el calendario, sino que está determinado por factores ambientales como la temperatura y la duración del día. Los biólogos han descubierto que las plantas reconocenestos factores ambientales a través de programas genéticamente determinados y adaptan su crecimiento en consecuencia.
Para adaptarse a las nuevas zonas climáticas y garantizar el éxito evolutivo de la especie, estos programas genéticos pueden adaptarse a lo largo de la evolución. Estos procesos adaptativos tienen lugar pasivamente: se producen cambios menores mutaciones en el material genéticoSecuencia de ADN de los genes involucrados. Si una adaptación tiene éxito en los años siguientes, una nueva población se establece como una subespecie genéticamente distinta.
Comparación de adaptaciones biológicas con cambios genéticos
Para descubrir qué mutaciones se usaron con especial frecuencia durante el curso de la evolución, los científicos comparan las adaptaciones biológicas, como los cambios en el momento en que se produce la floración, con los cambios genéticos existentes. Para muchas especies de plantas, como el tálamoberro Arabidopsis thaliana , que a menudo se usa en la investigación, pero también para cultivos alimentarios como el maíz, el arroz, la cebada y el trigo, ahora hay iniciativas que actualmente mapean el genoma secuencia completa de ADN de muchas subespecies y variedades.Esto hace que las comparaciones a nivel de ADN sean particularmente simples y eficientes.
en el diario eLife , Ulrich Lutz, de la Cátedra de Biología de Sistemas Vegetales en el TUM y sus colegas del Helmholtz Zentrum München, describen conjuntamente los resultados de un análisis de secuencia comparativo del gen FLM FLOW-ERING LOCUS M de más de mil Arabidopsis secuencias del genoma.
FLM se une directamente al ADN, lo que le permite influir en la creación de otros genes transcripción, lo que retrasa el florecimiento. Mediante comparaciones de la secuencia de ADN FLM de más de mil subespecies, Lutz pudo determinar qué cambios genéticos ocurrían con frecuenciaA medida que esta planta evolucionó: en términos generales, estos son los cambios que proporcionan a la planta una ventaja adaptativa que se encuentra en una gran cantidad de subespecies. Las mutaciones que no proporcionan una ventaja, por otro lado, se perdieron con el tiempo.de los cambios es, por lo tanto, una indicación de que estas mutaciones fueron las más exitosas desde un punto de vista evolutivo.
Para el gen FLM que caracterizó, Lutz pudo demostrar que los cambios genéticos que ocurren en todo el mundo influyen en la frecuencia y la eficiencia con la que se lee el gen FLM. Como FLM puede retrasar el momento en que ocurre la floración,una lectura más intensa del gen corresponde directamente a la floración posterior. FLM se parece mucho a un atenuador de luz que la planta utiliza para regular la actividad génica, y por lo tanto, florece, en una escala continua.
FLM Gene actúa como un controlador
Los cambios genéticos subyacentes influyeron en esta lectura de FLM. Se encontró ADN modificado en el área del "interruptor" del gen promotor, que regula la cantidad del gen FLM que se produce. Además, el mecanismo de empalme genético también podríaObsérvese: Como parte de este proceso, se cortan partes del producto genético provisional. La cantidad de FLM activa también se puede adaptar a través de cambios genéticos que afectan el empalme genético. Por lo tanto, se encontró una dependencia directa entre el momento de la floracióny la cantidad del gen FLM, que en Arabidopsis puede ajustarse finamente mediante cambios en la secuencia de ADN.
"Las variantes de FLM que identificamos son genes candidatos ideales que el berro puede usar para adaptar el punto en el tiempo en que se produce la floración a los cambios de temperatura causados por el cambio climático", dijo el profesor Claus Schwechheimer, de la Cátedra de Biología de Sistemas Vegetales enTUM.
Los resultados pueden ayudar a las plantas a adaptarse al cambio climático
Los cambios de temperatura de solo unos pocos grados Celsius durante la fase de crecimiento de las plantas de cultivo como la canola o la remolacha azucarera tienen un impacto negativo en la producción agrícola. En el futuro, los hallazgos obtenidos por el equipo, incluidos los científicos de TUM, pueden permitir el gen FLMpara ser utilizado como regulador para ayudar a adaptar el período de floración a diferentes temperaturas como resultado del cambio climático. Con este conocimiento, el objetivo de una producción eficiente de alimentos a largo plazo está ahora al alcance.
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Materiales proporcionado por Universidad Técnica de Munich TUM . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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