Por su experiencia, jardineros y agricultores reconocen que las plantas responden a la temperatura. En un invierno cálido, los brotes y las flores surgen tempranamente, mientras que un verano frío trae menos frutos.

Sin embargo, la ciencia nunca había podido determinar cómo las plantas eran capaces de medir las variaciones térmicas. Dos nuevos trabajos publicados esta semana en la revista Science describen por primera vez ese termómetro de las plantas.

Lo llamativo es que este sensor estuvo camuflado en otro sensor dedicado a medir la luz ambiental (fitocromo) y que se conocía desde la década de 1950.

Uno de los trabajos tiene como autores principales a los argentinos Jorge Casal y Martina Legris, investigadores del Conicet y de la Fundación Instituto Leloir. Los científicos estaban realizando un detallado estudio de los fitocromos, las proteínas vegetales responsables de medir el espectro lumínico de la luz roja y roja lejana.

“Para nuestra sorpresa, descubrimos que este fitocromo integra al mismo tiempo los datos de luz y temperatura, hace un balance de esa información y la comunica a la planta para que conozca las condiciones del ambiente”, comenta Casal.

Philip Wigge, de la Universidad de Cambridge, es el autor principal de otro trabajo sobre el termómetro vegetal. Junto a su equipo, determinaron que de noche los fitocromos funcionan exclusivamente como termómetros.

Durante el día, el fitocromo se activa con la luz. La proteína se encarga de restringir el crecimiento de la planta. Pero si se encuentra en la sombra, se inactiva ante la falta de luz, lo cual permite un crecimiento más rápido con el objetivo de encontrar luz. El cambio se da en segundos.

Pero durante la noche el fitocromo se inactiva por falta de luz, aunque de forma gradual, mecanismo conocido como reversión oscura. El grupo de Wigge determinó que esa gradualidad es directamente proporcional a la temperatura ambiental.

"Las temperaturas cálidas aceleran la reversión oscura, por lo que los fitocromos llegan rápidamente al estado inactivo, lo cual acelera el crecimiento de las plantas”, explica Wigge.

Legris, del grupo argentino, aclara que la diferencia entre su trabajo y el de Wigge es que ellos probaron que incluso cuando hay luz el fitocromo puede percibir la temperatura. “El receptor estudiado es el mismo, pero los mecanismos que ocurren durante el día y durante la noche son sutilmente diferentes. La reacción de reversión que ocurre durante la noche es mucho más lenta que la que ocurre durante el día”, explica.

Este equipo realizó ensayos moleculares, in vitro y con plantas para determinar que el sensor activa una cascada de genes y proteínas que sirven como respuesta de estos organismos ante las condiciones lumínicas y de temperatura informadas.

Analizaron el crecimiento del tallo para demostrar cómo funciona este sensor doble. Ya se sabe que cuando hay luz, el tallo crece poco; pero si hay sombra, crece mucho y que eso está vinculado con la cantidad de fitocromo que se concentra en el núcleo de las células vegetales. “Con nuestro trabajo, también demostramos que las temperaturas elevadas remueven la forma activa del fitocromo del núcleo celular y el tallo comienza a prolongarse”, precisa.

Ambos grupos trabajaron con la especie Arabidopsis thaliana, que comparte características genéticas con el trigo, el maíz, la papa y otros cultivos comerciales.

Aplicaciones futuras

Para Wigge, el descubrimiento de las moléculas que permiten a las plantas detectar la temperatura tiene el potencial de acelerar el desarrollo de cultivos resistentes al estrés térmico y al cambio climático.

"Se estima que la producción agrícola tendrá que duplicarse para 2050, pero el cambio climático es una amenaza importante. Cultivos básicos como el trigo y el arroz son sensibles a las altas temperaturas. El estrés térmico reduce el rendimiento en un 10 por ciento por cada grado de aumento de la temperatura ", asegura.

Casal cree que estos trabajos serán vitales para desarrollar modificaciones en las plantas que permitan ampliar el rango de temperatura propicio para distintos cultivos. Su grupo ya está estudiando cómo funciona el fitocromo en diferentes genotipos de maíz.

“Necesitamos generar una segunda revolución verde, y para ello es necesario realizar un trabajo en conjunto entre científicos de diferentes disciplinas, incluyendo biólogos moleculares, biotecnólogos y agrónomos, sectores de la producción y tomadores de decisión”, concluye Casal.