Las noches cálidas confunden los relojes circadianos en el arroz y dañan los cultivos

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El aumento de las temperaturas nocturnas está frenando los cultivos de arroz, y una nueva investigación nos acerca a comprender por qué. El estudio encontró que las noches más cálidas alteran el programa biológico de la planta de arroz, con cientos de genes que se expresan antes de lo habitual, mientras que cientos de otros genes se expresan más tarde de lo habitual.

“Esencialmente, encontramos que las noches más cálidas vuelven loco el reloj interno de la planta de arroz”, dice Colleen Doherty, profesora asociada de bioquímica en la Universidad Estatal de Carolina del Norte y autora correspondiente de un artículo sobre el trabajo.

“La mayoría de la gente piensa que las plantas no son dinámicas, pero lo son. Las plantas regulan constantemente sus procesos biológicos, preparándose para la fotosíntesis justo antes del amanecer, luego descargándola al final de la tarde, determinando con precisión cómo y dónde. Queman sus recursos energéticos. Las plantas son ocupado, es difícil observar toda esa actividad desde el exterior “.

Y lo que descubrieron los investigadores es que el reloj responsable de regular toda esa actividad se estropea cuando las noches se vuelven más cálidas que los días.

“Ya sabíamos que el cambio climático está provocando un aumento de las temperaturas a nivel mundial y que las temperaturas nocturnas están aumentando más rápido que las temperaturas diurnas”, dice Doherty. “También sabíamos que las noches más cálidas dañan la producción de arroz, pero hasta ahora no teníamos idea de por qué las noches más cálidas son malas para el arroz.

“Aún no conocemos todos los detalles, pero estamos reduciendo dónde buscar”.

La investigación que aborde las pérdidas de rendimiento del arroz es importante porque el arroz es un cultivo esencial para alimentar a cientos de millones de personas cada año y porque un clima cambiante plantea desafíos para la seguridad alimentaria mundial.

Para comprender mejor cómo las noches cálidas afectan el arroz, Doherty trabajó con un equipo internacional de investigadores, incluidos Krishna Jagadish de la Universidad Estatal de Kansas y Lovely Lawas del Instituto Internacional de Investigación del Arroz, para estudiar el problema en el campo. Los investigadores establecieron dos sitios de estudio en Filipinas. Las temperaturas se manipularon en diferentes áreas de cada sitio de estudio utilizando calentadores de cerámica o cortinas térmicas.

Un equipo de investigación dirigido por Jagadish utilizó calentadores de cerámica para mantener las parcelas experimentales a 2 grados centígrados por encima de la temperatura ambiente y tomó muestras de las plantas de arroz cada tres horas durante 24 horas. Los gráficos de control no se calentaron, sino que también se tomaron muestras cada tres horas durante el mismo período de 24 horas. Estas pruebas se repitieron cuatro veces. Posteriormente, se utilizaron cortinas térmicas para validar los resultados de las pruebas en calentadores de cerámica.

Mientras tanto, un equipo dirigido por Doherty descubrió que más de mil genes se expresaban en el momento “incorrecto” cuando las temperaturas nocturnas eran más altas. En particular, las noches más cálidas han provocado que cientos de genes, incluidos muchos asociados con la fotosíntesis, se activen a lo largo del día. Mientras tanto, cientos de otros genes se activaron mucho antes de lo normal, lo que interrumpió la sincronización finamente ajustada necesaria para un rendimiento óptimo.

“No está claro qué hacen todos estos genes, pero está claro que estos cambios de programa conflictivos no son buenos para la planta”, dice Doherty.

Los investigadores encontraron que muchos de los genes afectados están regulados por otros 24 genes, llamados factores de transcripción. De estos 24, cuatro de los factores de transcripción se consideraron más prometedores para estudios futuros.

“Necesitamos hacer un trabajo adicional para comprender exactamente lo que está sucediendo aquí, para que podamos comenzar a cultivar arroz resistente a las noches más calurosas”, dice Doherty. “El arroz es un cultivo alimenticio importante. Y otros cultivos básicos también se ven afectados por las noches más calurosas, incluido el trigo. Esta no es solo una cuestión científica interesante, es un problema de seguridad alimentaria mundial”.

El trabajo se llevó a cabo con el apoyo del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos bajo la subvención 2015-67013-22814 del Instituto Nacional de Alimentación y Agricultura (NIFA) y el proyecto NIFA 1002035.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Universidad Estatal de Carolina del Norte Carolina. Original escrito por Matt Shipman. Nota: El contenido se puede cambiar por estilo y longitud.

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