Un equipo internacional, que incluye al Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP), un centro conjunto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Politècnica de València (UPV), ha logrado un avance significativo en la comprensión de los ritmos biológicos en las células individuales de las plantas. Este descubrimiento, realizado por primera vez con gran detalle, se centra en la identificación de cerca de 3.000 genes que operan bajo patrones rítmicos específicos según el tipo celular.
Los investigadores también encontraron que los genes asociados al reloj circadiano, el mecanismo que regula diversos procesos vitales en las plantas, presentan actividad rítmica en casi todos los tipos celulares. Este hallazgo, publicado en Nature Communications, podría tener importantes implicaciones para la adaptación de cultivos frente al cambio climático y para mejorar su rendimiento.
Nuevas Perspectivas sobre el Reloj Circadiano
Durante años, se asumió que el reloj circadiano funcionaba de manera uniforme en todas las células vegetales. Sin embargo, investigaciones recientes han demostrado que este sistema es más complejo y presenta características distintas dependiendo del órgano o tejido, similar a lo observado en los animales.
El estudio, realizado por varias instituciones científicas chinas junto con el IBMCP (CSIC-UPV), ha creado un atlas detallado de expresión génica en células individuales de la planta modelo Arabidopsis thaliana. Para ello, se utilizó una técnica avanzada conocida como secuenciación de ARN de núcleos individuales, analizando más de 200.000 núcleos durante un período de 48 horas.
Descubrimientos Clave en la Regulación Celular
“Al comparar los patrones de expresión génica entre diferentes tipos celulares, hemos identificado que ciertos grupos comparten ritmos similares y alrededor de 3.000 genes muestran patrones específicos según el tipo celular”, explica Maria A. Nohales, investigadora del CSIC en el IBMCP y co-líder del estudio.
La investigación sugiere que los genes reguladores del reloj central oscilan en múltiples tipos celulares, lo que abre la puerta a identificar nuevos componentes del reloj circadiano vegetal. El equipo logró identificar un nuevo regulador desconocido hasta ahora: el gen ABF1, cuya sobreexpresión acorta el período circadiano.
Aprovechamiento Práctico del Conocimiento Científico
Este trabajo proporciona una base valiosa para entender cómo el reloj circadiano regula la expresión génica en cada tipo celular. Aunque se trata principalmente de ciencia básica, los hallazgos pueden sentar las bases para futuras hipótesis sobre los mecanismos moleculares que operan específicamente en cada órgano o tejido vegetal.
El conocimiento generado podría dar lugar a nuevas prácticas agrícolas conocidas como cronocultura. Comprender mejor los ritmos internos de las plantas permitiría sincronizar riego, luz artificial y fertilización con momentos óptimos para su aprovechamiento. Además, podría ser utilizado para desarrollar cultivos más resistentes a condiciones ambientales adversas como sequías o cambios bruscos de temperatura.
“La información obtenida nos permite modificar genes circadianos relevantes para respuestas específicas sin alterar toda la planta, minimizando así efectos secundarios no deseados”, concluye Nohales.
Comunidad Valenciana – CSIC Comunicación
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