As plantas son moi alongadas, dobrándose para permitir o acceso da luz solar a cada unha das súas follas. A pesar de observar este fenómeno durante séculos, os científicos non o entenden completamente. Agora, os científicos do Instituto Salk descubriron que dous factores vexetais, a proteína PIF7 e a hormona de crecemento auxina, son desencadenantes que aceleran o crecemento cando as plantas están á sombra e expostas a altas temperaturas ao mesmo tempo. web oficial do instituto.
Os resultados, publicados na revista Nature Communications o 29 de agosto de 2022, axudarán aos científicos a prever como responderán as plantas ao cambio climático e aumentarán os rendementos a pesar de que o quecemento global prexudica os cultivos.
"Agora mesmo, estamos a cultivar a certa densidade, pero os nosos resultados indican que teremos que reducir esa densidade para optimizar o crecemento das plantas a medida que o clima cambie", di a autora principal, a profesora Joanne Chory, directora do Instituto Salk Molecular de plantas. e Laboratorio de Bioloxía Celular e Howard, investigador do Instituto Médico Hughes. "Entender a base molecular de como as plantas responden á luz e á temperatura permitiranos afinar a densidade de plantación para producir os mellores rendementos".
Durante a xerminación, as mudas alongan rapidamente os seus talos para atravesar o chan e captar a luz solar o máis rápido posible. Normalmente, o talo ralentiza o seu crecemento despois da exposición á luz solar. Pero o talo pode alongarse rapidamente de novo se a planta compite coas plantas circundantes pola luz solar ou aumenta a distancia entre o chan quente e as follas da planta en resposta ao aumento da temperatura. Aínda que ambas as condicións ambientais, a sombra e as altas temperaturas, estimulan o crecemento dos tallos, tamén reducen os rendementos.
Neste estudo, os científicos compararon plantas que crecen á sombra e temperaturas cálidas ao mesmo tempo, condicións que imitan as altas densidades de plantación e o cambio climático. Os científicos utilizaron a planta modelo Arabidopsis thaliana, así como o tomate e un parente próximo do tabaco, porque estaban interesados en ver se as tres especies vexetais estaban igualmente afectadas por estas condicións ambientais.
Nas tres especies, o equipo de investigadores descubriu que as plantas crecían extremadamente altas cando ao mesmo tempo tentaban evitar a sombra creada polas plantas veciñas e estaban expostas a temperaturas máis altas. A nivel molecular, os investigadores descubriron que o factor de transcrición PIF7, unha proteína que axuda a activar e desactivar os xenes, axudou a impulsar o crecemento. Tamén descubriron que os niveis de auxina, unha hormona de crecemento, aumentaron cando os cultivos atopaban plantas veciñas, o que promovía o crecemento en resposta a temperaturas máis altas simultáneas. Esta vía sinérxica de PIF7-auxina permitiu ás plantas responder ao seu medio e adaptarse en busca das mellores condicións de crecemento.
Un factor de transcrición relacionado, PIF4, tamén estimulou a elongación do talo a altas temperaturas. Non obstante, cunha combinación de sombra e temperaturas elevadas, este factor xa non tivo un papel importante.
"Sorprendeunos descubrir que PIF4 non xoga un papel importante porque estudos anteriores demostraron a importancia deste factor en situacións de crecemento relacionadas", di o primeiro autor do estudo, Yogev Burko, investigador do Instituto Salk e profesor asociado do Instituto Salk. Organización para a Investigación Agrícola do Instituto de Volcáns de Israel. "O feito de que PIF7 sexa o motor de crecemento dominante desta planta foi unha verdadeira sorpresa. Con este novo coñecemento, esperamos afinar a resposta de crecemento de varios cultivos para axudalos a adaptarse ao cambio climático".
Os investigadores cren que aínda hai outro factor por descubrir que amplifica o efecto do PIF7 e da auxina. Esperan explorar este factor descoñecido en estudos futuros. O laboratorio de Berko tamén estudará como se pode optimizar esta vía nos cultivos.
"As temperaturas globais están aumentando, polo que necesitamos cultivos alimentarios que poidan crecer nestas novas condicións", di Chori, co-líder da Salk Plant Use Initiative e Howard H. and Maryam R. Newman Chair of Plant Biology. "Identificamos os factores clave que regulan o crecemento das plantas a altas temperaturas, o que nos axudará a cultivar cultivos máis produtivos para alimentar as xeracións futuras".