ACN Barcelona – Investigadors han identificat el mecanisme que regula l’obertura i el tancament dels estomes durant la ‘respiració’ de les plantes en els cicles dia/nit. Els estomes són porus en la superfície de les fulles que permeten l’intercanvi d’oxigen i diòxid de carboni de les plantes amb el medi ambient, un procés essencial per a la fotosíntesi. La recerca l’ha portat a terme un grup liderat per la investigadora del CSIC al Centre de Recerca en Agrigenòmica (CRAG) Elena Monte. Una regulació precisa de la dinàmica d’obertura i tancament dels estomes és crucial per entendre els canvis en la fotosíntesi i en el rendiment quan les plantes estan en situació d’estrès i pot afectar l’agricultura. El treball s’ha publicat a ‘Nature Communications’.
Aquest estudi ha desxifrat el mecanisme molecular que regula els moviments rítmics dels estomes al llarg del dia. En concret, aquests estomes estan formats per dues cèl·lules oclusives i el porus que queda entre elles, la mida del qual depèn de si les cèl·lules estan més o menys turgents, augmentant o disminuint, per tant l’obertura. L’obertura òptima dels estomes ve determinada per la combinació de diferents factors ambientals i també interns. En general, els estomes es tanquen en condicions de foscor i sota estrès hídric en resposta a l’hormona de l’estrès ABA (àcid abscísic) per evitar la pèrdua d’aigua, mentre que en condicions de llum els estomes s’obren per permetre l’absorció de CO2 i l’alliberament d’O2 durant el dia.
Per entendre en detall els mecanismes que controlen els moviments dels estomes, l’equip del CRAG va estudiar la planta model ‘Arabidopsis thaliana’ en períodes de llum i foscor controlats per fer el seguiment de l’obertura dels estomes i identificar les proteïnes i els gens implicats.
Els resultats revelen que una família de proteïnes anomenades PIFs s’acumulen al final del període nocturn i que aquest és un pas crucial per induir posteriorment l’obertura dels estomes al matí. Els PIF són factors de transcripció que controlen l’expressió de certs gens i en aquest cas es va determinar que la seva acumulació desencadena l’activació del gen KAT1, un canal de potassi específic de les cèl·lules oclusives que controla la quantitat d’ions potassi i l’augment de la turgència de les cèl·lules oclusives, provocant l’obertura dels estomes.
La interacció entre la funció dels PIFs i els nivells endògens d’ABA a les cèl·lules oclusives és clau per a la regulació dinàmica dels estomes. Durant la nit, l’ABA endogen permet que els estomes es mantinguin tancats, mentre que al matí és necessària una reducció de l’ABA per a l’obertura dels estomes induïda per la llum i regulada per PIFs.
Tot i que ja se sabia que els estomes tenien moviments rítmics i també es coneixien les proteïnes implicades en la seva obertura i tancament, aquesta és la primera vegada que es defineix el mecanisme transcripcional exacte que regula l’obertura dels estomes durant el cicle de dia i nit. A més, la identificació de PIF i KAT1 com a components essencials en aquesta regulació obre la possibilitat a noves vies de recerca i a possibles intervencions biotecnològiques. Entre d’altres, es podrien identificar dianes per optimitzar el rendiment de les plantes i la seva adaptació a diferents situacions d’estrès, per exemple en un entorn restrictiu d’aigua o condicions de sequera.
