FOTOMORFOGENESIS

Las plantas están expuestas a señalesdel ambiente luminoso

Composición espectral de la Composición espectral de la radiación solar radiación solar

www.arpansa.gov.au/is_sunys.htm

Rojo Rojo lejanoAzul

Las hojas absorben Las hojas absorben casi toda la luz roja y casi toda la luz roja y

azul que les llega, azul que les llega, pero reflejan y pero reflejan y

transmiten la mayor transmiten la mayor parte del rojo lejano parte del rojo lejano

www.spacetownusa.com

Índice de área foliar

Rel

ació

n r

ojo

/ r

ojo

lej

ano

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0 1 2 3 4

Índice de área foliar

Rel

ació

n r

ojo

/ r

ojo

lej

ano

0.01 0.1 10.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

Emergencia del suelo: Oscuridad plena (1) a ciclos diarios de luz / oscuridad (2)

Plantas vecinas: muy bajas relaciones rojo / rojo lejano y bajas irradiancias (3), bajas relaciones rojo / rojo lejano de la luz horizontal y altas irradiancias por arriba (4), o altas relaciones rojo / rojo lejano y altas irradiancias (5).

Estaciones: Días largos (5) o días cortos (6).

1

2 2 43 5 6

Las plantas responden a señalesdel ambiente luminoso

ALT

O R

/RL

OSCURID

AD

LUZ

OSC

UR

IDAD

LUZ

ALTO R/RL

BAJOR/RL

DIAS L

ARGO

S

DIA

S C

OR

TO

S

Bajas relaciones rojo / rojo Bajas relaciones rojo / rojo lejano reducen el macollaje en lejano reducen el macollaje en

pastospastos

Alta R/RLAlta R/RL

Alta R/RLAlta R/RL

Baja R/RLBaja R/RL

Baja R/RLBaja R/RL

Tratamientos con un pulso de Rojo lejano al final de cada día

0

10

30

40

50

20

% Hojas

***

NO E S

+ RL

Las señales rojo / rojo lejano regulan la posición de las hojas

Las señales del ambiente luminoso pueden ser percibidas gracias a la

acción de fotorreceptores

Fotorreceptores Rango de acción

Cromóforo

Fitocromos Rojo, rojo lejano (azul)

Tetrapirrol de cadena lineal

Criptocromos Azul, UV-A Pterina y flavina

Fototropinas Azul, UV-A Flavinas

Pr PfrRespuestas

DestrucciónReversión

Síntesis

Los fitocromos tienen dos formas, Pr y Pfr

Rojo

Rojo lejano

Plantas de una misma especie tienen distintos fitocromos porque la apoproteína

es codificada por distintos genes

Arabidopsis thaliana: phyA, phyB, phyC, phyD, phyE

Arroz: phyA, phyB, phyC

También las plantas tienen más de un criptocromo y fototropina

phyA phyB cry1 cry2Planta normal

Las plantas que carecen de los fotorreceptores más importantes muestran serias alteraciones del crecimiento y

desarrollo

Osc. Luz roja Luz azulLuz rojolejana

WT

WT

WT

WT

WT

WT

WT

WT

phyA

phy

B

phyA

phy

B

phyA

phyA

phyA

cry

1 cr

y2

phyA

cry

1 cr

y2

Luz blancaLuz blanca

WT

WT

phyA

phy

B

phyA

phy

B

cry

1 cr

y2

cry1

cry

2 ph

yA p

hyB

cry

1 cr

y2

phyA

phy

B c

ry1

cry2

El pasaje de la oscuridad completa a la luz percibida por distintos fotorreceptores inicia la des-etiolación

Transducción de las señales percibidas por fotorreceptores

Los fitocromos migran desde el citoplasma al núcleo en su forma Pfr

COP1 es una E3 ligasa que mantiene reprimida la fotomorfogénesis en oscuridad al causar la destrucción

de factores de transcripción necesarios para la fotomorfogénesis

phy

NUCLEO

CITOPLASMA

TFs

COP1 cry

phy TFs RESPUESTAS

SEÑAL

SEÑAL

REPRESION

ACTIVACION

ADN

Modos de respuesta de los fitocromos:Respuestas a bajos flujos

Respuestas a muy bajos flujosRespuestas a altas irradiancias

Dependencia espectral: El rojo establece Pfr, el rojo lejano reduce los niveles de PfrDependencia del flujo: La luz intensa diluye el impacto de la reversión

Respuesta

Tasa del flujo defotones

Rojo

Rojo lejano

Fitocromo B

Respuestas R/RL reversibles o respuestas a bajos flujos

Bajas relaciones rojo / rojo lejano Bajas relaciones rojo / rojo lejano inactivan al fitocromo B (phyB)inactivan al fitocromo B (phyB)

Respuesta

Tasa del flujo defotones de un pulso de luz

Rojo

Rojo lejano

Fitocromo A

Respuestas a muy bajos flujos

La respuesta se satura con muy poco Pfr de phyA

Respuesta

Tasa del flujo defotones de rojo lejano continuo

Fitocromo A

Respuestas a altas irradiancias

La respuesta requiere irradiaciones prolongadas con rojo lejano

Implicancias en cultivos yAplicaciones biotecnológicas

K. Rendidor K. Cacique0

5

10

15

20Luz rojaLuz rojo lejanaControlLuz roja + rojolejana

Cultivar

Pes

o d

e g

ran

os

po

r p

lan

ta (g

)

Plantas de trigo cultivadas a baja densidad pero Plantas de trigo cultivadas a baja densidad pero con señales de bajo rojo / rojo lejanocon señales de bajo rojo / rojo lejano

Luz con que se Luz con que se suplementa la suplementa la radiación solarradiación solar

WT Dara

Las plantas con niveles supra-normales de phyB Las plantas con niveles supra-normales de phyB no cubren bien el suelono cubren bien el suelo