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Estudio: Respuesta de una planta al estrés por calor fluctúa entre día y noche

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El cambio climático y las recientes olas de calor han puesto a los cultivos agrícolas en riesgo, lo que significa que la comprensión de cómo las plantas responden a temperaturas elevadas es crucial para proteger nuestro medio ambiente y el suministro de alimentos.

Para muchas plantas, incluso un pequeño aumento en la temperatura media puede afectar profundamente su crecimiento y desarrollo. En la planta de mostaza a menudo estudiada llamada Arabidopsis, las temperaturas elevadas hacen que las plantas crezcan tallos más largos y hojas más delgadas para hacer frente al estrés térmico.

El nuevo trabajo dirigido por Zhiyong Wang del Instituto Carnegie descubre el sistema por el cual las plantas regulan su respuesta al calor de manera diferente entre el día y la noche. El estudio fue publicado en Nature Communications.

Una proteína llamada Factor de Interacción con Fitocromo 4 (PIF4) es crucial para coordinar la respuesta de una planta a la temperatura elevada mediante la activación de los genes que ayudan a la planta a lidiar con el estrés por calor. Pero sólo parece estar activo durante las horas de luz. Wang y su equipo se dispusieron a averiguar lo que estaba limitando la actividad de PIF4 al día.

El equipo encontró que PIF4 es, a su vez, regulado por otra proteína llamada “Timing of CAB Expression 1” (TOC1), que es una parte de las proteínas del reloj circadiano biológico que se acumulan al final del día. TOC1 se une a PIF4 e inhibe su actividad al atardecer y durante la noche. La desaparición de TOC1 al amanecer permite que PIF4 responda a la temperatura caliente por la mañana.

Hasta ahora, cómo el reloj circadiano ayuda a la supervivencia de la planta al estrés por calor era desconocido.

“Dado que las temperaturas más calientes generalmente ocurren alrededor del mediodía y continúan a través de la tarde temprana, la supervivencia de una planta durante una ola de calor está más amenazada durante este período”, explicó Wang. “Al atar la respuesta de calor al reloj circadiano, las plantas maximizan sus posibilidades de supervivencia durante las olas de calor”.

“El nuevo trabajo de Zhiyong revela una estrategia potencial de ahorro de energía en plantas donde se impide que los genes de respuesta al estrés térmico se activen por la noche cuando hay menos posibilidades de estrés por calor. Usar una maquinaria de reloj circadiano para hacer esto es bastante elegante “, dice Sue Rhee, Directora de Carnegie Plant Biology.

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