Divendres, 30 de juliol de 2021 - Edició 1100
La República

Investigadors de la UAB descobreixen el mecanisme que sincronitza els rellotges biològics de les plantes

ACN Barcelona.-Investigadors del Centre de Recerca en Agrigenòmica (CRAG) de la UAB liderats per la professora del CSIC al CRAG Paloma Mas han descobert la proteïna que sincronitza el rellotge […]

Avatar
Agències 13/04/2020

ACN Barcelona.-Investigadors del Centre de Recerca en Agrigenòmica (CRAG) de la UAB liderats per la professora del CSIC al CRAG Paloma Mas han descobert la proteïna que sincronitza el rellotge intern central de les plantes amb tots els seus rellotges circadiaris perifèrics. Aquesta proteïna, ELF4, viatja des de totes les cèl·lules i àpex de la planta fins a les arrels, per a adaptar-se a les diverses condicions de llum i temperatura que, a la vegada, condicionen els períodes de germinació, creixement i floració. Aquest descobriment podria permetre en el futur adaptar millor les plantes al canvi climàtic i les sequeres.

El 2015 els mateixos investigadors van descobrir que el rellotge de l’àpex de les plantes funciona de manera similar al rellotge del cervell dels mamífers, ja que ambdós són capaços de sincronitzar els ritmes de cèl·lules i òrgans distants. Des d’aquesta gran troballa, els investigadors de plantes han perseguit el descobriment de la molècula missatgera que podria viatjar de l’àpex fins a les arrels per orquestrar els ritmes. La resposta acaba de ser publicada aquesta setmana a la prestigiosa revista ‘Nature Plants’ per part de l’equip de Paloma Mas i dels seus col·laboradors del Japó, el Regne Unit i els Estats Units. En aquest treball, han identificat que el missatger és ELF4, una petita proteïna essencial del rellotge. A més, a través d’un seguit d’enginyosos experiments, els investigadors han descobert que el moviment d’aquesta proteïna és sensible a la temperatura ambiental.La majoria dels organismes vius, inclosos els humans i les plantes, tenen un rellotge biològic intern que els permet anticipar i adaptar-se als canvis ambientals produïts per la rotació de la Terra cada 24 hores. En les plantes, aquest rellotge biològic circadiari és crucial per establir el temps de germinació, de creixement i de floració, entre altres processos. El rellotge circadiari està format per un conjunt de proteïnes cel·lulars la quantitat i activitat de les quals oscil·la diàriament. Els investigadors que van descobrir aquest mecanisme van ser guardonats amb el Premi Nobel de Fisiologia o Medicina el 2017.Cada cèl·lula vegetal conté un rellotge circadiari, és a dir, comprèn tota la maquinària necessària per adaptar les seves respostes al cicle de 24 hores. Malgrat això, tal i com investigadors del CRAG van publicar en un transcendental article a la revista ‘Cell’ el 2015, les plantes, com els mamífers, tenen un rellotge circadiari mestre que sincronitza els rellotges perifèrics dispersos per tota la planta. La professora del CSIC Paloma Mas explica: “Sabíem que hi havia un senyal circadiari que es movia dels brots a les arrels, però no sabíem quina era la naturalesa d’aquest senyal. Podrien haver estat hormones, productes fotosintètics… Ara hem descobert que es tracta d’una proteïna central del rellotge circadiari que es mou a través del floema de la planta”.Els investigadors van dissenyar enginyosos experiments d’empelts amb la planta model ‘Arabidopsis thaliana’, connectant diferents àpexs amb vàries arrels en les que el rellotge no funcionava correctament. Aquests experiments els van permetre identificar la proteïna del rellotge ELF4 −acrònim d’Early Flowering 4− com a missatger que es mou dels àpexs a les arrels per transmetre informació circadiària.Els investigadors expliquen que qualsevol persona que hagi experimentat ‘jet lag’ sap que el rellotge biològic circadiari pot reiniciar-se mitjançant senyals de llum ambiental, cosa que permet que el cos s’adapti a la nova zona horària en pocs dies. De la mateixa manera que el rellotge circadiari pot sincronitzar-se amb la llum, també pot integrar informació sobre la temperatura ambient. Per tal de discernir si la proteïna ELF4 estava transmetent a les arrels informació sobre canvis de llum o de temperatura, els dos reguladors principals del rellotge circadiari, els investigadors van testar el moviment d’ELF4 en diferents condicions ambientals. Van descobrir que temperatures més baixes (12°C) afavorien la mobilitat d’ELF4 de l’àpex cap a l’arrel, cosa que alentia el ritme del rellotge de l’arrel. En canvi, quan els experiments es van realitzar a temperatures més altes (28°C), van observar menys moviment d’ELF4, fet que portava a una acceleració del rellotge de l’arrel. Aquest nou mecanisme podria proporcionar un avantatge per a una resposta òptima de l’arrel a les variacions de temperatura. Tot aquest coneixement generat amb una petita planta model podria tenir un impacte en el futur proper. “El canvi climàtic i l’augment de les temperatures estan causant sequeres, que ja estan afectant la productivitat dels cultius en l’agricultura. Conèixer els gens i les proteïnes que utilitzen les plantes per adaptar la seva fisiologia a les condicions ambientals permetrà dissenyar cultius millor adaptats, cosa que serà clau per garantir la seguretat alimentària”, explica Paloma Mas.