Cómo la luz y la temperatura trabajan juntas para afectar el crecimiento de las plantas

Las plantas se alargan y doblan para asegurar el acceso a la luz solar. Aunque este fenómeno se ha observado durante siglos, los científicos no lo comprenden completamente. Ahora, los científicos de Salk han descubierto que dos factores vegetales, la proteína PIF7 y la auxina de la hormona del crecimiento, son los dos que aceleran el crecimiento cuando las plantas están bajo la sombra de un dosel y se exponen a temperaturas cálidas al mismo tiempo.

Los resultados se publican en Conexiones con la naturaleza El 29 de agosto de 2022, ayudará a los científicos a predecir cómo responderán las plantas Cambio climáticoAumentar la productividad de los cultivos a pesar del daño al cultivo. Aumento de la temperatura global.

«Actualmente cultivamos cultivos a ciertas densidades, pero nuestros hallazgos sugieren que tendremos que reducir estas densidades para mejorar el crecimiento a medida que cambia nuestro clima», dice la investigadora principal, la profesora Joanne Khoury, directora del Laboratorio Salk de Biología Molecular y Celular en Salk y Howard. Investigador del Instituto Médico Hughes. «Comprensión base molecular Acerca de cómo las plantas responden a la luz y la temperatura Nos permitirá ajustar la densidad de cultivo de una manera determinada que conduzca a los mejores cultivos. «

Durante la germinación, las plántulas alargan rápidamente sus tallos para atravesar el suelo cubierto con mantillo y captar la luz del sol lo más rápido posible. Por lo general, el tallo ralentiza su crecimiento después de la exposición a la luz solar. Pero el tallo puede volver a alargarse rápidamente si la planta compite con las plantas circundantes por la luz solar, o en respuesta a temperaturas cálidas para aumentar la distancia entre el suelo caliente y las hojas de la planta. mientras tanto Condiciones ambientalesSombra del dosel y temperaturas cálidas: estimulan el crecimiento del tallo y también reducen el rendimiento.

En este estudio, los científicos compararon plantas que crecían a la sombra del dosel y temperaturas cálidas al mismo tiempo, una condición que imita una mayor densidad de cultivo y el cambio climático. Los botánicos utilizaron el modelo arabidopsis thaliana, Así como el tomate y un pariente del tabaco, porque les interesaba saber si los tres especies de plantas Se vio afectado de manera similar por esta condición ambiental.

En las tres especies, el equipo encontró que las plantas crecían extremadamente altas cuando simultáneamente intentaban evitar la sombra de las plantas vecinas y la exposición a temperaturas más cálidas. A nivel molecular, los investigadores descubrieron que el factor de transcripción PIF7, una proteína que ayuda a «activar» y «desactivar» los genes, era el jugador dominante que impulsaba un crecimiento rápido e incremental. También descubrieron que la hormona del crecimiento, la auxina, aumentaba cuando los cultivos atrapaban plantas cercanas, lo que impulsaba el crecimiento en respuesta a temperaturas más cálidas al mismo tiempo. La vía sinérgica de las auxinas PIF7 permitió que las plantas respondieran a sus entornos y se adaptaran para buscar las mejores condiciones de crecimiento.

El factor de transcripción relacionado, PIF4, también estimuló el alargamiento del tallo durante temperaturas cálidas. Sin embargo, cuando se combinaron la sombra y el aumento de las temperaturas, este factor dejó de jugar un papel importante.

dice el primer autor Yogev Porco, investigador del equipo Salk y profesor asistente en la Organización de Investigación Agrícola en el Instituto Vulcani en Israel. «El hecho de que PIF7 sea la fuerza impulsora dominante detrás del crecimiento de esta planta fue una verdadera sorpresa. Con este nuevo conocimiento, esperamos ajustar esta respuesta de crecimiento en plantas de diferentes cultivos para ayudarlas a adaptarse al cambio climático».

Los investigadores creen que hay otro jugador que aún no se ha descubierto y que mejora el efecto de PIF7 y auxina. Esperan explorar este factor desconocido en estudios futuros. El laboratorio de Burko también estudiará cómo mejorar esta vía en los cultivos Las plantas.

“Las temperaturas globales están aumentando, por lo que necesitamos cultivos alimenticios que pueden prosperar en estas nuevas condiciones”, dice Khoury, quien codirigió la Iniciativa de Aprovechamiento de Plantas de Salk y los presidentes de Howard H. y Maryam R., que nos ayudarán a desarrollar cultivos de mejor rendimiento para alimentar a las generaciones futuras.

Otros autores incluyen a Bjorn Christopher Willig y Adam Silusicki de Salk. Ondřej Novák de la Universidad Palacký y el Instituto de Botánica Experimental de la Academia Checa de Ciencias; y Karen Leung de la Universidad Sueca de Ciencias Agrícolas.