Cuando tenemos frío o calor, o la luz nos molesta, podemos buscar reparo, acercarnos a una fuente de agua o a la sombra de un árbol; si nos falta alimento, podemos desplazarnos en su búsqueda; dicho comportamiento es una constante en el reino animal. Ahora bién, las plantas son sésiles; estarán en el mismo lugar cuando llueva o nieve, cuando haga calor o los rayos UV lleguen con más fuerza, con viento o sin él, con humedad o falta de agua y si faltase alimento, no habría como desplazarse en su búsqueda. Durante la evolución, las plantas han desarrollado notables mecanismos de aclimatación al ambiente, los cuales les permiten sobrevivir en condiciones desfavorables y aprovechar al máximo las condicones favorables. A medida que los días se acortan ante la llegada del otoño, las plantas anticipan la llegada del invierno. La caída de las hojas es una respuesta a ello y la protección de las yemas, que permanecerán dormidas hasta la llegada de la primavera. Durante el invierno resistirán, pero cuando los días comiencen a alargarse, anticiparán la llegada de la primavera, se restablecerá el crecimiento y eventualmente florecerán de forma que el fruto se desarrolle en condiciones benignas. Si hay plantas vecinas que limiten la recepción de luz, alargarán sus tallos, evitando la sombra, para poder obtener su alimento, la luz. Las plantas no se mueven, pero alteran su morfología ante estímulos externos. Nada de esto sería posible sin la presencia de fotorreceptores. Así como nosotros tenemos fotorreceptores que nos permiten ver, las plantas tienen varias familias de fotorreceptores que les permiten sensar la calidad y la intensidad de luz que les llega, una medida de la presencia de plantas vecinas, así como el largo de los días, lo cual les permite anticipar la llegada del invierno y la primavera. Asimismo, las plantas pueden percibir la temperatura, aunque aún desconocemos como lo hacen. Conocemos varias familias de fotorreceptores, pero desonocemos los termorreceptores.
En nuestro laboratorio tratamos de comprender como las plantas perciben las variables ambientales como la luz y la temperatura y como actúan en consecuencia, modulando su desarrollo. Consideramos que nuestros estudios son importantes tanto para desarrollar nuevas estrategias de mejoramiento de los cultivos, como para avanzar en el entendimiento de los mecanismos más básicos que suelen ser comunes a los organismos que habitan la tierra.
Pregunta que se intenta responder
¿Cuáles son los mecanismos moleculares que le permiten a las plantas regular la floración en respuesta a la luz y temperatura ambientales?
Metodología que se utiliza
Nuestro modelo de estudio es una pequeña planta llamada Arabidopsis thaliana. Es una planta ideal para experimentos de genética por varios motivos: es fácil de cultivar un número muy grande de plantas en pequeñas superficies, su ciclo de vida es corto y es autógama. Arabidopsis es una planta de días largos y florece en la primavera, cuando el fotoperíodo se alarga. Algunos genotipos de Arabidopsis requieren de una exposición prolongada al frío, con lo cual se “aseguran” que pase el invierno antes de florecer en la primavera. ¿Cómo hacen las plantas pare “medir” la luz que les llega y la temperatura a la que están expuestas? ¿Cómo hacen para modificar su programa de desarrollo en función de la información obtenida? Para tratar de comprender el proceso, empleamos aproximaciones genéticas y bioquímicas. En cuanto a las aproximaciones genéticas, buscamos mutantes afectadas en la inducción de la floración, con la idea de encontrar cuales son los genes involucrados en el proceso. Cuando encontramos dichos genes, las aproximaciones bioquímicas nos permiten estudiar cuales son los mecanismos que subyacen a su función. Tratamos de entencer si su funcionamiento es alterado por la luz o por la temperatura y cuales son los componentes que actúan “aguas abajo”. Las aproximaciones bioquímicas también nos permiten identificar cuales otras proteínas actúan en el mismo proceso y, poco a poco, ir armando una especie de mapa donde tratamos de ubicar a cada componente con su rol específico.
Logros
En cuanto a la repuesta a la temperatura, demostramos que hay al menos dos vías genéticamente separables que regulan la floración en respuesta a las temperaturas moderadamente bajas. En cuanto a las respuestas a la luz, producimos plantas sin fitocromos, que son los fotorreceptores de luz roja y roja lejana. Dichas plantas no pueden continuar su desarrollo en luz roja, lo que indica que la fuente de información provista por la luz es estrictamente necesaria para el desarrollo de las plantas.
Juan Cagnola, Pablo Cerdan, Manuel Pacín, Andrea Andrade, Verónica Rodriguez, Matías Zurbriggen, Martina Legris, Sabrina Buchovsky, Néstor Carrillo, Joanne Chory, Miguel Blázquez, Davil Alabadi y Jorge Casal. Long-day photoperiod enhances jasmonic acid-related plant defense. Plant Physiology. 2018 vol. 178 p. 163 - 173
Laura Luccioni, Martín Krzymuski, Maximiliano Sánchez-Lamas, Elizabeth Karayekov, Pablo Cerdán y Jorge Casal. Constans delays Arabidopsis flowering under short days. Plant Journal. 2018
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Verónica Arana, Maximiliano Sánchez Lamas, Bárbara Strasser, Silvia Ibarra, Pablo Cerd´na, Javier Botto y Rodolfo Sánchez. Functional diversity of phytochrome family in the control of light and gibberellin-mediated germination in Arabidopsis. Journal of Experimental Botany. Año: 2014 vol. 37 p. 2014 - 2023
Martín Krzymuski, Pablo Cerdan; Ling,Zhu, Amanda Vinh, Joanne Chory, Enamul Huq y Jorge Casal. Phytochrome A antagonises PHYTOCHROME INTERACTING FACTOR 1 to prevent over-activation of photomorphogenesis. Molecular Plant. Año: 2014 vol. 7 p. 1415 - 1428.
