Ser la més alta no és sempre la millor opció / CRAG
Investigadors del Centre de Recerca en Agrigenòmica (CRAG) descobreixen que els cloroplasts de plantes exposades a ombra envien senyals al nucli cel·lular per a moderar el creixement a la recerca de llum.
El treball dona suport a la idea que els cloroplasts tenen un paper fonamental, no només en la fotosíntesi, sinó també en el desenvolupament de la planta en resposta a la llum.
Aquests descobriments donen pistes sobre com conrear les plantes en alta densitat i a l’ombra d’altres plantes.
Les plantes necessiten la llum del sol per alimentar-se i créixer. Sense llum no es pot produir la fotosíntesi, la reacció mitjançant la qual els cloroplasts de les plantes converteixen el CO2 atmosfèric i l’aigua en sucres i oxigen. En algunes situacions, com en zones de bosc o en els nostres camps de cultiu amb densitats de sembra altes, les plantes competeixen entre elles per la llum del sol. Quan una planta percep l’ombra o la proximitat d’altres plantes activa un mecanisme per allargar-se i créixer més que les plantes veïnes. Aquest mecanisme es coneix com la síndrome de fugida de l’ombra (SAS, de les seves sigles en anglès). No obstant això, un fort allargament pot ser perjudicial per a la planta, ja que consumeix recursos que poden ser necessaris en altres circumstàncies (per exemple, si les condicions de llum canvien sobtadament). Com aconsegueixen les plantes competir amb les veïnes i al mateix temps no exposar-se a despeses innecessàries? Ara, un equip liderat per investigadors del Centre de Recerca en Agrigenòmica (CRAG) ha descobert que els cloroplasts regulen aquest intricat equilibri entre guanyar i ser caut. Els resultats es publiquen aquesta setmana a la prestigiosa revista The Plant Cell.
La col·laboració entre els equips del CRAG liderats per l’investigador ICREA Jaume Martínez-García i l’investigador del CSIC Manuel Rodríguez-Concepción ha permès demostrar que les condicions d’ombra redueixen els nivells de pigments fotosintètics (clorofil·les i carotenoides). Així, la fotosíntesi en els cloroplasts s’altera de manera progressiva, i els cloroplasts generen senyals que viatgen al nucli per canviar l’expressió dels gens i atenuar, d’aquesta manera, l’allargament de la planta. “Hem descobert que els cloroplasts també poden funcionar com a sensors de les condicions d’ombra i activar un fre en el mecanisme de síndrome de fugida de l’ombra, de manera que la planta no es comprometi massa i estigui a punt per si les condicions lumíniques canvien de manera ràpida”, explica Rodríguez-Concepción. “Entendre com les plantes responen a l’ombra produïda per altres plantes, contribuirà a millorar la productivitat dels cultius, ja que ens donarà pistes sobre com conrear les plantes per obtenir millors rendiments en el terreny disponible”, afegeix Martínez-García.
Els cloroplasts: molt més que fotosíntesi
Els descobriments reportats en l’article de The Plant Cell s’han fet a la petita planta model Arabidopsis thaliana. Els investigadors del CRAG van reduir farmacològicament la concentració de pigments fotosintètics en els cloroplasts, i van observar la variació de la longitud de la tija de les plantes a l’exposar-les a condicions que simulen l’ombra vegetal. Així, les plàntules els cloroplasts de les quals tenien una alta concentració de carotenoides i clorofil·les van allargar molt la tija quan van percebre que estaven a l’ombra d’altres, o, dit d’una altra manera: van activar el SAS. No obstant això, les plantes amb menys pigments fotosintètics es van allargar molt menys, és a dir, que van frenar la seva SAS.
En successius experiments, l’equip d’investigadors va demostrar que en aquest procés de frenar la resposta SAS intervé l’hormona vegetal àcid abscísic, que es produeix en els cloroplasts en degradar els carotenoides.
Durant l’evolució, els cloroplasts es van formar a partir de bacteris fotosintètics que van ser incorporats en altres cèl·lules, el que amb el temps va donar origen a les plantes. Encara que el seu paper fonamental en les plantes d’avui dia segueix essent la fotosíntesi, els resultats d’aquest treball donen suport a la idea que els cloroplasts també participen en l’ajust del desenvolupament morfològic de la planta en resposta a la llum. Dit d’una altra manera, s’asseguren que la planta creixi de la millor manera perquè la fotosíntesi sigui òptima.♦
Article de referència: Miriam Ortiz-Alcaide, Ernesto Llamas, Aurelio Gomez-Cadenas, Akira Nagatani, Jaime F. Martinez-Garcia, Manuel Rodriguez-Concepcion. Chloroplasts Modulate Elongation Responses to Canopy Shade 4 by Retrograde Pathways Involving HY5 and Abscisic Acid. The Plant Cell, 2019 DOI: 10.1105/tpc.18.00617
FOTOGRAFIA: Planta de sotabosc il·luminada por una clariana en la capçada arbòria. Crèdit: Manuel Rodríguez-Concepción (CRAG).
