Fotomorfogénesis. Introducción

Asunto: Curso Modificación del ambiente físico del cultivo
Temas relativos a fotomorfogénesis
Carlos A. Bouzo
Las plantas tienen sistemas de pigmentos que pueden capturar la energía luminica en
diferentes regiones del espectro electromagnético. Por ejemplo, la radiación
fotosintéticamente activa (400-700 nm) es capturada por los pigmentos conformados
por las clorofilas, proporcionando la enegía para la fotosíntesis.
La luz actúa también como una señal de las condiciones ambientales que rodean la
planta. Estos son los fotoreceptores que funcionan como transductores de las señales
lumínicas para proporcionar información que controla las respuestas fisiológicas o
morfológicas. A través de estos pigmentos, las plantas tienen la capacidad de percibir
cambios sutiles en las composición de la luz para iniciar los cambios. Esta capacidad
de la luz para controlar la morfología de la planta es independiente de la fotosíntesis y
es conocida como fotomorfogénesis. En la fotomorfogénesis, los fotones de regiones
específicas del espectro son percibidos por los fotoreceptores en pequeñas
cantidades. Los receptores fotomorfogénicos conocidos incluyen los fitocromos
(sensores de luz roja y roja lejana que tienen sus picos de absorción en estas regiones
del espectro, respectivamente) y el criptocromo (los hipotéticos sensores de luz UV-B
y azul).
Los fitocromos fueron los pigmentos sensores más ampliamente estudiados que
controlan la fotomorfogénesis. Los fitocromos son capaces de detectar la longitud de
onda de 300 a 800 nm con un máximo de sensibilidad en la región del rojo (R, 600 a
700 nm, con pico de absorción en 660 nm) y rojo lejano (FR, 700 a 800 con pico de
absorción 730 nm). El sistema de pigmentos consiste de dos formas interconvertibles:
la forma Pr absorbe luz roja y luego de la absorción es transformada en Pfr que se
asume como la forma activa que controla las señales de transducción y respuesta de
la planta.
La razón de fotones entre las regiones rojo y rojo lejano (R y FR) del espectro (ratio
R:FR) y el fotoequilibrio (f) (cantidad de fitocromo en la formar Pfr relativo al fitocromo
total (Pfr : P total al equilibrio) han sido comúnmente usados para describir la cantidad
de respuestas mediadas por los fitocromos tales como alargamiento del tallo. En
general, f depende principalmente de la absorción de longitudes de onda roja y roja
lejana por la planta, además, f disminuye con la disminución del ratio R:FR 1 . El
alargamiento del tallo y la altura de la planta en plantas herbáceas es inversamente
proporcional a f. Al manipular el ambiente lumínico por ejemplo en un invernadero
estableciendo un alto f, la altura del cultivo puede ser manejado con un mínimo de
aplicaciones químicas.
Las lámparas incandescentes, las cuales proporcionan un bajo ratio R:FR,
frecuentemente conduce a un alargamiento del tallo, mientras que las fuentes
fluorescentes con un mayor ratio R:FR, produce plantas con tallos más cortos y
compactas.
Las primeras investigaciones realizadas indican que los tratamientos con plantas al
final del día (AFD) con luz R o FR puede modificar el desarrollo de las plantas
(Decoteau et al., 1988), el uso potencial de luz fluorescente (una fuente de luz alta en
la longitud de onda R) suplementario AFD fue investigado para el control del desarrollo
de plantines. En plántulas de tomate (Decoteau and Friend, 1991) y pimiento (Graham
and Decoteau, 1995) expuestas a luz fluorescente blanca-fría suplementaria por una
hora antes del final del fotoperíodo natural resultaron más bajas y con menor ára foliar
que las plantas control (sin luz fluorescente suplementaria). Estos resultados sugieren
que la regulación del crecimiento de las plántulas usando luz AFD puede ser un
método ambientalmente seguro y de bajo costo para la regulación de la altura de las
plántulas.
1
Cuando aumenta RL disminuye la relación Pfr / Ptotal.
Los filtros de radiación, tanto líquidos como rígidos para mejorar la productividad en
cultivos de invernaderos reduciendo la temperatura ha ganado la atención desde hace
varios años, consiguiéndose importantes progresos en su desarrollo. Los filtros
líquidos se probaron en materiales de doble pared canalizados mediante acrílicos
dobles o policarbonatos. Estos filtros reducen en gran medida la necesidad de
ventilación forzada en los invernaderos. De los diferentes filtros probados solamente el
CuSO4 líquido fue efectivo en remover la estimulación al alargamiento. El SuCO4
reduce tanto la longitud de onda de rojo como rojo lejano, aunque la reducción del rojo
lejano fue proporcionalmente mayor que la reducción del rojo, resultando en un ratio
R:FR más alto y en un mayor f. En general la reducción en la altura de plantas de
tomate y crisantemo fue debido a una disminución de los entrenudos, no
modificándose el número de nudos por tallo. Adicionalmente a la reducción en la
altura, las plantas que crecen con filtros de CuSO4 tienen mayor concentración de
clorofila en las hojas, hojas más oscuras, y plantas más compactas que las del control,
similares a las plantas tratadas con reguladores químicos del crecimiento.
Bases fisiológicas de la respuesta a la calidad de luz
Las giberelinas (GAs) son un grupo de hormonas de crecimiento de las plantas
involucradas en un amplio rango de procesos tales como germinación, división celular,
alargamiento celular, floración y establecimiento de frutos. Las giberelinas endógenas
juegan un importante rol en el control del alargamiento del tallo y entrenudos. Los
retardadores químicos reducen la altura de las plantas al suprimir la producción de
giberelinas naturales existiendo una similaridad entre la acción de los retardadores y
los filtros espectrales de CuSO4.
Es posible que la biosíntesis de GA o su acción pueda ser suprimida bajo filtros
espectrales de CuSO4.
El alargamiento del tallo en respuesta a cambios en la calidad de la luz puede ser
mediado por cambios en el nivel de GA o en la sensibilidad a la GA. En un esfuerzo
por comprender las bases fisiológicas para el control del crecmienot de las plantas por
filtros espectrales, se aplicaron concentraciones de 50 mg L-1 de GA3 una vez en el
primer día de colocación del filtro espectral o semanalmente. Tanto la aplicación única
como la semanal de GA3 revierte la reducción de la altura de la planta causada por el
filtro de CuSO4, aunque la aplicación semanal fue más efectiva que la aplicación
única.
Decoteau et al., 1988
Decoteau and Friend, 1991
Graham and Decoteau, 1995
f =
Pfr
Ptotal