En un estudio publicado en Nature Communications , los investigadores han descifrado el mecanismo molecular que regula los movimientos rítmicos de los estomas a lo largo del día.
Los estomas constan de dos células protectoras (GC) pareadas y el poro entre ellas, cuyo tamaño depende de la hinchazón o contracción de las células, aumentando o disminuyendo así la apertura estomática. Las aperturas estomáticas óptimas están determinadas por la integración de diferentes factores ambientales e internos.
En general, el cierre se produce en la oscuridad y bajo estrés hídrico en respuesta a la hormona del estrés ABA (ácido abscísico) para evitar la pérdida de agua, mientras que la luz induce la apertura de los estomas para permitir el paso del CO2. absorción y O2 lanzamiento durante el día.
Para comprender plenamente los mecanismos que controlan los movimientos estomáticos, investigadores del Centro de Investigación en Agrícola Genómica dirigidos por Elena Monte estudiaron la planta modelo Arabidopsis thaliana en periodos de luz y oscuridad controlados para monitorizar la apertura de los estomas e identificar las proteínas y genes implicados, utilizando métodos de biología molecular. así como análisis bioinformáticos.
Los investigadores descubrieron que una familia de proteínas llamadas PIF (factores de interacción de fitocromos) se acumulan al final del período nocturno y que este es un paso crucial para inducir la apertura de los estomas por la mañana.
Los PIF son factores de transcripción que controlan la expresión de ciertos genes y, en este caso, los investigadores determinaron que la acumulación de PIF desencadena la expresión del gen KAT1, un potasio específico de las células protectoras (K + ) canal que controla la cantidad de iones y, por tanto, la cantidad de agua que entra en estas células. Por la mañana, la presencia de luz activa la proteína KAT1, provocando la ingesta de iones de potasio y la inflamación de las células protectoras, provocando así la apertura de los estomas.
Nil Veciana y Arnau Rovira, coautores del trabajo, destacan la importancia de los hallazgos en un entorno experimental "sin restricciones de agua y, por tanto, niveles endógenos de ABA", condiciones en las que hay apertura rítmica de los estomas y la Se puede evaluar la respuesta regulatoria a los ciclos de luz y oscuridad.
En realidad, esta interacción entre la función PIF y la señalización endógena de ABA en las células protectoras es clave para la regulación dinámica de los estomas. Durante la noche, es necesario ABA endógeno para mantener los estomas cerrados, mientras que por la mañana, es necesaria una reducción de ABA para la apertura de los estomas inducida por la luz y regulada por PIF.
Aunque se sabía que los estomas tenían movimientos rítmicos y ya se conocían las proteínas responsables de su apertura y cierre, esta es la primera vez que se aclara el mecanismo transcripcional exacto que regula la apertura de los estomas durante el día y la noche. Además, la identificación de PIF y KAT1 como actores esenciales en esta regulación abre la posibilidad de nuevas vías de investigación y posibles enfoques biotecnológicos.
Comprender cómo el ciclo de luz/oscuridad regula la apertura estomática podría usarse para identificar objetivos para optimizar el rendimiento de las plantas y su adaptación a diferentes factores estresantes, por ejemplo, en un ambiente con restricción de agua y condiciones de sequía.
Más información: Arnau Rovira et al, Se requieren reguladores transcripcionales PIF para movimientos estomáticos rítmicos, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-48669-4
Información de la revista: Comunicaciones sobre la naturaleza
Proporcionado por el Centro de Investigación en Agrícola Genómica (CRAG)
