Cómo las plantas ajustan la fotosíntesis en respuesta a las intensidades luminosas fluctuantes

Los investigadores de LMU han identificado un conjunto de proteínas que permiten a las plantas ajustar su fotosíntesis en respuesta a las intensidades luminosas fluctuantes para aprovechar al máximo la luz disponible.

La fotosíntesis, el proceso biológico más importante en la Tierra, es impulsado por la luz solar. Sin embargo, la radiación solar es una fuente de energía inconstante, ya que la intensidad de la luz disponible en la mayoría de los entornos está cambiando constantemente, dependiendo de factores como la cobertura de nubes y la distribución de la sombra. Ahora, los biólogos de LMU dirigidos por el profesor Peter Geigenberger, en colaboración con investigadores del Instituto Max Planck para la Fisiología Molecular de Plantas de Potsdam y la Universidad de París, han identificado una serie de proteínas que son esenciales para la capacidad de la fotosíntesis para adaptarse a la fluctuación en los niveles de luz. Sus hallazgos aparecen en la revista Molecular Plant.

Para un crecimiento óptimo, las plantas necesitan mantener una alta y estable tasa de fotosíntesis, y para ello deben ser capaces de reaccionar rápidamente a cambios repentinos en la intensidad de la luz: En el caso de un aumento abrupto en el flujo de luz, el exceso de energía es disipado como calor o la energía es desviada a los procesos metabólicos con el fin de evitar la formación de especies de oxígeno reactivo, lo que dañaría los fotosistemas y otros componentes celulares. Cuando la intensidad de la luz disminuye, las células foliares deben minimizar la pérdida de calor lo más rápidamente posible y ajustar la distribución de la transferencia de energía a las operaciones metabólicas. “Ahora hemos demostrado que las enzimas llamadas tiorredoxinas están íntimamente involucradas en estos procesos de aclimatación”, dice Geigenberger.

Traducido por Agriculturers.com

Las tiorredoxinas son proteínas pequeñas, que se encuentran en prácticamente todos los organismos y participan en muchos procesos metabólicos vitales. Utilizando cepas genéticamente modificadas de Arabidopsis thaliana, Geigenberger y sus colegas han demostrado que las tiorredoxinas desempeñan un papel crucial para asegurar que las tasas de fotosíntesis se mantengan óptimamente durante períodos cortos de alta intensidad de luz. Las proteínas abren esencialmente una válvula que permite que el exceso de energía absorbido por los fotosistemas en los cloroplastos sea exportado al citoplasma, evitando así la inhibición de la propia fotosíntesis. Este modo de exportación de energía es a su vez sostenido por un segundo sistema basado en tiorredoxina llamado NADPH-dependiente de la tiorredoxina reductasa C (NTRC). Esta última enzima también es responsable de minimizar la pérdida de energía luminosa absorbida como calor en fases cuando las intensidades de luz son bajas. “En consecuencia, en plantas que carecen de NTRC la eficiencia fotosintética se reduce y sus tasas de crecimiento son menores”, explica Geigenberger.

Así que su equipo ahora planea estudiar si el aumento de los niveles de actividad de la tiorredoxina puede mejorar la eficiencia global de la fotosíntesis – y por lo tanto las tasas de crecimiento – de las plantas expuestas a los ambientes fluctuantes de luz. “Bajo condiciones naturales en el campo, las intensidades de luz cambian muy rápidamente. Si fuera posible aumentar la eficiencia de la fotosíntesis mediante el aumento de las actividades de thioredoxina en los cultivos de plantas, esto podría ofrecer un medio para aumentar los rendimientos”, dice Peter Geigenberger.

Más información: Ina Thormählen et al. Las tiorredoxinas juegan un papel crucial en la aclimatación dinámica de la fotosíntesis en luz fluctuante, Molecular Plant (2016). DOI: 10.1016 / j.molp.2016.11.012

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