Los biólogos españoles han descubierto una cadena genética que une los genes de crecimiento vegetal y el "bioclock", y cambiaron su trabajo en el ADN del pariente repollo para que comenzara a crecer durante el día y la noche, según un artículo publicado en la revista Current Biology.
“Descubrimos que las proteínas PRR son responsables no solo del reloj interno de las plantas, sino también de la supresión de genes asociados con su crecimiento. Ahora sabemos cómo afectan los biorritmos al crecimiento de las plantas, lo cual es muy importante desde el punto de vista agronómico”, dice Guiomar Martín del Centro de Genómica Agrícola de Barcelona, España.
Los genes que determinan los ritmos circadianos del cuerpo humano se identificaron en los años 90 del siglo pasado. Se encuentran genes similares en los genomas de todas las plantas y animales. Estas secciones de ADN controlan muchos procesos: el tiempo de sueño y vigilia, la apertura de las flores, la búsqueda de alimento y otros fenómenos periódicos en la vida de los seres vivos.
Los científicos han estado tratando durante mucho tiempo de encontrar regiones de ADN que vinculen biorritmos y genes de crecimiento en los genomas de representantes de la flora, ya que su descubrimiento creará variedades de cultivos agrícolas "en constante crecimiento" y resolverá el problema del hambre. Martin y sus colegas dieron el primer paso para resolver este problema creando la primera "variedad" de Arabidopsis (Arabidopsis thaliana), un pariente silvestre de la col, con modificaciones de ADN similares.
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Arabidopsis, como muchas otras plantas, crece en longitud principalmente en las horas previas al amanecer, cuando el nivel de humedad en el suelo y en el aire es óptimo para el crecimiento, y casi no cambia durante el día y la primera mitad de la noche. Su crecimiento está "orquestado" por el gen y la proteína PIF, cuyas moléculas se descomponen bajo la influencia de la luz y se acumulan en las células vegetales durante la noche. Los científicos se han estado preguntando durante varios años por qué el PIF hace que el tallo de Arabidopsis crezca solo en las horas previas al amanecer, a pesar de que su concentración aumenta inmediatamente después de la puesta del sol.
Hace dos años, señala Martin, sus colegas del centro descubrieron un vínculo inusual entre la concentración de PIF y otra proteína, la molécula PRR1, uno de los muchos componentes del bioclock vegetal. Cuando la proporción de PRR1 en las células vegetales era lo más alta posible, la "señal de crecimiento" estaba casi completamente ausente en ellas, y viceversa: cuando las moléculas de PIF estaban presentes en las células, la actividad del "bioclock" se reducía al máximo.
Utilizando los hallazgos de sus colegas, Martin y su equipo intentaron averiguar qué cadenas de genes están controladas tanto por PIF como por PRR1, y trataron de encontrarlas observando cambios en el nivel de actividad de diferentes genes en diferentes momentos del día.
Al final resultó que, solo un gen, CDF5, es responsable del crecimiento del tallo de Arabidopsis, cuyo trabajo estimula PIF y suprime PRR1 y una serie de otras proteínas y genes asociados con el funcionamiento de los biorritmos vegetales. Cuando los científicos cambiaron la estructura de CDF5, Arabidopsis comenzó a crecer a lo largo del día, por lo que la longitud del tallo de una planta transgénica de este tipo era aproximadamente 1,5-2 veces más larga que la de sus parientes silvestres.
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Los genetistas sugieren que el bioclock controla el trabajo de otros genes de manera similar, que son responsables del crecimiento de tallos, raíces, frutos y flores. Modificarlos aumentará el rendimiento de los cultivos y hará que la flora sea una fuente más atractiva de biomasa para la producción de combustibles y productos químicos.
