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LA DEGRADACIÓN SELECTIVA DE PROTEÍNAS ES ESENCIAL PARA LA FLORACIÓN EN RESPUESTA AL FOTOPERIODO EN PLANTAS

El estímulo ambiental más fiable para detectar la época del año es el número de horas de luz en un ciclo de 24 horas (fotoperíodo). Los cambios en el fotoperíodo regulan la transición floral en una gran variedad de plantas, de modo que aquellas que presentan defectos en los mecanismos de respuesta a la duración del día no florecen de forma adecuada en la naturaleza. Investigadores del CBGP han demostrado que dos proteínas vegetales (HOS1 y COP1) interaccionan sinérgicamente en este tipo de control de la transición floral.

 

Entre las especies sensibles al fotoperíodo se pueden distinguir plantas en las que la floración se induce por exposición a día corto, es decir, cuando el periodo de oscuridad es más prolongado que el de luz, lo que ocurre al final del otoño y en invierno; y plantas en las que se induce por condiciones de día largo, cuando el periodo de luz es más prolongado que el de oscuridad, lo que ocurre en primavera y al principio del verano. En cambio, otras especies vegetales son insensibles al fotoperíodo.

Las plantas han desarrollado un complejo mecanismo molecular para medir la duración del día, basado en la coincidencia de un ritmo interno, controlado por el reloj circadiano, con un estímulo ambiental, la luz. La capacidad para distinguir días largos de días cortos es el resultado de una compleja regulación del gen CONSTANS (CO) el cual controla la expresión del integrador floral FLOWERING LOCUS T (FT). La proteína FT forma parte del florígeno, la señal inductora de la floración. Arabidopsis thaliana, organismo modelo en la investigación con plantas, es una especie facultativa de día largo ya que florece antes en día largo que en día corto.

Investigadores del CBGP han aislado y caracterizado un mutante, early in short days 6 (esd6), que presenta floración temprana en Arabidopsis. Este mutante porta una lesión en el gen HIGH EXPRESSION OF OSMOTICALLY RESPONSIVE GENES1 (HOS1), que codifica una proteína tipo E3 ligasa de ubiquitina, implicada en la ruta de degradación selectiva de proteínas. 

 

La mutación esd6/hos1 requiere una proteína CO funcional para tener un fenotipo de floración temprana en condiciones de día largo. Los resultados obtenidos indican que CO y HOS1 interaccionan físicamente in vitro e in planta. Además, HOS1 participa en la regulación de los niveles de CO a lo largo del día, de manera que una mutación en HOS1 provoca una alteración del patrón de expresión de FT, con un aumento prematuro de su expresión a primeras horas de la mañana. Por otro lado, han demostrado que HOS1 y CONSTITUTIVE PHOTOMORPHOGENIC 1 (COP1), otra proteína ligasa de ubiquitina implicada en la degradación de CO, interaccionan de forma sinérgica en el control de la transición floral. En conjunto, estos datos han permitido concluir que la regulación de los niveles de CO por parte de HOS1 permite a las plantas sincronizar de forma adecuada la transición floral en respuesta a la duración del día. El conocimiento de los mecanismos moleculares que participan en el control de la transición floral en respuesta al fotoperiodo tiene un amplio potencial biotecnológico. Su manipulación podría contribuir al éxito reproductivo de las plantas, ya que éste depende de que la transición floral ocurra en el momento en que las condiciones ambientales sean más favorables.


 

Artículo Original:

The Arabidopsis E3 Ubiquitin Ligase HOS1 Negatively Regulates CONSTANS Abundance in the Photoperiodic Control of Flowering

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