Las plantas tienen la misma variación en los relojes corporales que la que se encuentra en los humanos, según una nueva investigación que explora los genes que gobiernan los ritmos circadianos en las plantas.
La investigación muestra que un cambio de una sola letra en su código de ADN puede potencialmente decidir si una planta es una alondra o un búho nocturno. Los hallazgos pueden ayudar a los agricultores y criadores de cultivos a seleccionar plantas con relojes que se adapten mejor a su ubicación, ayudando aaumentar el rendimiento e incluso la capacidad de resistir el cambio climático.
El reloj circadiano es el metrónomo molecular que guía a los organismos a través del día y de la noche; es un capricho que anuncia la llegada de la mañana y cierra las cortinas por la noche. En las plantas, regula una amplia gama de procesos, desde el inicio de la fotosíntesis al amanecer hasta la regulación.tiempo de floración.
Estos patrones rítmicos pueden variar según la geografía, la latitud, el clima y las estaciones, y los relojes de las plantas deben adaptarse para adaptarse mejor a las condiciones locales.
Investigadores del Instituto Earlham y del Centro John Innes en Norwich querían comprender mejor cuánta variación circadiana existe de forma natural, con el objetivo final de cultivar cultivos que sean más resistentes a los cambios locales en el medio ambiente, una amenaza urgente con el cambio climático.
Para investigar la base genética de estas diferencias locales, el equipo examinó diversos ritmos circadianos en plantas suecas de Arabidopsis para identificar y validar genes relacionados con el cambio de tic del reloj.
La Dra. Hannah Rees, investigadora postdoctoral en el Instituto Earlham y autora del artículo, dijo: "La salud general de una planta está fuertemente influenciada por la sincronización de su reloj circadiano con la duración de cada día y el paso de las estaciones.Un reloj corporal preciso puede darle una ventaja sobre sus competidores, depredadores y patógenos.
"Estábamos interesados en ver cómo se verían afectados los relojes circadianos de las plantas en Suecia; un país que experimenta variaciones extremas en las horas de luz y el clima. Comprender la genética detrás de la variación y la adaptación del reloj corporal podría ayudarnos a producir cultivos más resistentes al clima en otrosregiones."
El equipo estudió los genes en 191 variedades diferentes de Arabidopsis obtenidas de toda Suecia. Buscaban pequeñas diferencias en los genes entre estas plantas que podrían explicar las diferencias en la función circadiana.
Su análisis reveló que era más probable encontrar un solo cambio de par de bases de ADN en un gen específico, COR28, en plantas que florecían tarde y tenían un período de duración más largo. COR28 es un coordinador conocido del tiempo de floración, congelacióntolerancia y el reloj circadiano; todos los cuales pueden influir en la adaptación local en Suecia.
"Es sorprendente que un solo cambio de par de bases dentro de la secuencia de un solo gen pueda influir en la rapidez con que el reloj avanza", explicó el Dr. Rees.
Los científicos también utilizaron un método pionero de imágenes de fluorescencia retardada para detectar plantas con relojes circadianos ajustados de manera diferente. Demostraron que había más de 10 horas de diferencia entre los relojes de los primeros y las últimas plantas en fase, similar a las plantas que trabajan en turnos opuestospatrones. Tanto la geografía como la ascendencia genética de la planta parecen tener una influencia.
"Arabidopsis thaliana es un sistema de plantas modelo", dijo el Dr. Rees. "Fue la primera planta en tener su genoma secuenciado y se ha estudiado ampliamente en biología circadiana, pero esta es la primera vez que alguien ha realizado este tipo de estudio de asociaciónpara encontrar los genes responsables de diferentes tipos de reloj.
"Nuestros hallazgos destacan algunos genes interesantes que podrían presentar objetivos para los fitomejoradores y proporcionar una plataforma para futuras investigaciones. Nuestro sistema de imágenes de fluorescencia retardada se puede utilizar en cualquier material fotosintético verde, lo que lo hace aplicable a una amplia gama de plantas.El próximo paso será aplicar estos hallazgos a cultivos agrícolas clave, como las brásicas y el trigo ".
Los resultados del estudio se han publicado en la revista Planta, Celda y Medio Ambiente .
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Materiales proporcionado por Instituto Earlham . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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