Cómo contrarrestan las plantas la sombra de otras plantas vecinas

Stephan Pollmann, del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas de la UPM, colabora en un artículo publicado en la última edición de la revista Proceedings of the National Academy of Science (PNAS).

17.01.11

Las plantas que “pierden la batalla” en la competencia por la luz porque están a la sombra de vecinos de mayor tamaño, reaccionan. Se adaptan mediante un rápido alargamiento de los brotes y estirando sus hojas hacia el sol. Las bases moleculares del llamado síndrome de huída de la sombra no habían sido clarificadas hasta la fecha, pero un grupo de investigadores de la Universidad de Utrecht en Holanda y la Universidad del Ruhr-Bochum (RUB) en Alemania, ha conseguido desvelar una vía de regulación de esta respuesta. Una proteína específica de transporte (PIN3) permite la acumulación de la hormona vegetal auxina, fundamental durante este proceso de adaptación, en las capas clulares externas de las plantas, potenciando así el proceso de crecimiento. Este grupo internacional de investigadores, entre los que se encuentra el especialista en hormonas vegetales Stephan Pollmann de la RUB, recientemente incorporado al Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas de Madrid, ha publicado sus observaciones en la presente edición de la revista Proceedings of the National Academy of Science (PNAS).

Repentinamente en la sombra, las plantas reaccionan

Foto cortesía de R. PierikCon frecuencia las plantas crecen en ecosistemas muy complejos, lo que las pone en riesgo de quedar a la sombra de una vegetación excesiva. Las plantas disponen de una serie de mecanismos de ajuste que les permiten detectar a los rivales vecinos y mejorar su reacción competitiva. Esto les asegura una reacción flexible. La percepción constante de la intensidad y calidad de la luz es imperativa para este proceso. El profesor Pollmann explica que la clorofila, pigmento fotosintético de las hojas, absorbe casi todas las radiaciones del azul al rojo lejano, permitiendo sólo el paso de luz roja oscura a través de las hojas. Existe un cambio significativo en la proporción del rojo al rojo lejano si la planta se encuentra a la sombra de follaje. Si los receptores de luz de las plantas registran este cambio, éstas inician una serie de mecanismos de ajuste en su programa de crecimiento y desarrollo, que en conjunto constituyen el llamado síndrome de huída de la sombra, por medio del cual aumenta el crecimiento de sus brotes y el movimiento hacia arriba de las hojas (es decir, la respuesta hiponástica).

La auxina juega un papel significativo

Las plantas vasculares producen una gran variedad de pequeñas moléculas de señalización, llamadas fitohormonas, que regulan el crecimiento y los procesos de diferenciación. Las auxinas, uno de los factores de crecimiento de las plantas mejor conocidos, tienen un espectro de actividad extremadamente amplio y son particularmente importantes. Juegan un papel decisivo en casi todos los procesos de crecimiento vegetal, incluyendo la reacción de huída de la sombra. Hasta la fecha no se conocía completamente el mecanismo subyacente: el profesor Pollmann ha explicado que se conocía que el efecto de la auxina se basaba en una interacción entra la formación, transporte y transducción de señal de la auxina. Estos procesos están influenciados por una baja proporción entre la radiación roja y roja lejana, pero los mecanismos exactos no se conocían.

La distribución de proteínas asegura el flujo direccional de hormonas

Un grupo de científicos dirigidos por el ecofisiólogo Dr. Ronald Pierik de la Universidad de Utrecht ha conseguido clarificar el proceso de crecimiento que tiene lugar en los brotes durante el síndrome de huída de la sombra. Llevaron a cabo la interesante observación de que el crecimiento del tallo cuando la relación entre rojo a rojo lejano es baja, está sujeto a la existencia de un mecanismo de percepción de auxina intacto, y que es dependiente de la acumulación de auxina en el tallo. La proteína de transporte de la auxina PIN-FORMED 3 (PIN3) es la principal responsable de esta acumulación. La formación de PIN3 mejora cuando la relación entre rojo a rojo lejano es baja, y se acumula principalmente en las paredes endodérmicas laterales. Esta distribución de PIN3 lleva a un flujo de auxina hacia las capas celulares de la epidermis, que son las responsables del crecimiento de elongación del tallo.

Comparación entre plantas en luz y sombra

Esta hipótesis de trabajo pudo verificarse experimentalmente mediante la colaboración con el profesor Stephan Pollmann, experto en fitohormonas que ha trasladado recientemente su laboratorio al Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas de Madrid. Utilizando espectrometría de masas de última generación, consiguió cuantificar y comparar el contenido de auxina en plantas silvestres y en mutantes pin3 construidos genéticamente y que no son capaces de producir la proteína de transporte. El síndrome de huída de la sombra desaparecía en las plantas alteradas genéticamente sin PIN3. El profesor Pollmann concluye que esto permite deducir el importante papel de la acumulación de auxina controlada por PIN3 durante la reacción de huída de la sombra.

Título: Keuskamp, D.H., Pollmann, S., Voesenek, L.A.C.J., Peeters, A.J.M., Pierik, R.: Auxin transport through PIN-FORMED 3 (PIN3) controls shade avoidance and fitness during competition. In: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, doi:10.1073/pnas.1013457108

Más información:

Dr. Ronald Pierik, Universidad de Utrecht, F.A.F.C., F.A.F.C. Wentgebouw, Sorbonnelaan 14-16, Room: Z407, 3584 Utrecht, Netherlands, Tel.: +31 30-2536838, Fax: +31 30-2518366, e-mail: r.pierik@uu.nl

Prof. Stephan Pollmann, Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (UPM-INIA), Campus de Montegancedo, Crta. M-40, km 38, 28223 Pozuelo de Alarcón, Madrid, Spain, Tel.: +34 91 336-4589, Fax: +34 91 715-7721, e-mail: stephan.pollmann@upm.es

Resumen

Las plantas reaccionan ante la sombra causada por plantas vecinas adaptando sus procesos de crecimiento. En comparación con las plantas control, que crecen al sol, las plantas que crecen a la sombra de otras se caracterizan por la hiponastia, por hojas alargadas y por un mayor crecimiento del tallo. En su conjunto, estos procesos constituyen la denominada “reacción de huída de la sombra” o “síndrome de huída de la sombra”. Ésta se inicia por un descenso de la luz roja lejana en favor de la luz roja, es decir por una baja proporción entre rojo leano y rojo.