30.19: Sistemas sensoriales y respuestas de plantas - Respuesta a la luz azul

Objetivos de aprendizaje

• Diferenciar entre respuestas de luz azul de las plantas

El fototropismo es la flexión direccional de una planta hacia o lejos de una fuente de luz de longitudes de onda azules de luz. El fototropismo positivo es el crecimiento hacia una fuente de luz, mientras que el fototropismo negativo (también llamado skototropismo) es crecimiento lejos de la luz. Varias proteínas utilizan la luz azul para controlar diversos procesos fisiológicos en la planta.

Figura\(\PageIndex{1}\): Respuesta de luz azul de bluets azules: Bluets celeste (Houstonia caerulea) muestran una respuesta fototrópica al doblarse hacia la luz.

Fototropinas y Respuestas Fisiológicas

Las fototropinas son receptores basados en proteínas responsables de mediar la respuesta fototrópica en las plantas. Al igual que todos los fotorreceptores de plantas, las fototropinas consisten en una porción de proteína y una porción que absorbe la luz, llamada cromóforo, que detecta las longitudes de onda azules de la luz. Las fototropinas pertenecen a una clase de proteínas llamadas flavoproteínas porque el cromóforo es una molécula de flavina unida de forma coaxial.

Las fototropinas controlan otras respuestas fisiológicas incluyendo apertura y cierre de hojas, movimiento de cloroplastos y apertura de estomas. Sin embargo, de todas las respuestas controladas por fototropinas, el fototropismo ha sido estudiado el más largo y es el mejor entendido.

Fototropismo y Auxina

En 1880, Charles Darwin y su hijo Francis describieron por primera vez el fototropismo como la flexión de las plántulas hacia la luz. Darwin observó que la luz era percibida por el meristemo apical (punta de la planta), pero que la planta se dobló en respuesta en una parte diferente de la planta. Los Darwin concluyeron que la señal tuvo que viajar desde el meristemo apical hasta la base de la planta, donde se dobló.

En 1913, Peter Boysen-Jensen realizó un experimento que demostró que una señal química producida en la punta de la planta era responsable de la respuesta de flexión de la planta en la base. Cortó la punta de una plántula, cubrió la sección cortada con una capa permeable de gelatina, y luego reemplazó la punta. La plántula se inclinó hacia la luz cuando se iluminó a pesar de que la capa de gelatina estaba presente. Sin embargo, cuando se insertaron escamas de mica impermeables entre la punta y la base cortada, la plántula no se dobló.

Un refinamiento del experimento de Boysen-Jensen demostró que la señal viajaba en el lado sombreado de la plántula. Cuando se insertó la placa de mica en el lado iluminado, la planta aún se inclinó hacia la luz. Por lo tanto, la señal química de la luz solar, que es longitudes de onda azules de la luz, fue un estimulante del crecimiento; la respuesta fototrópica implicó un alargamiento celular más rápido en el lado sombreado que en el lado iluminado, provocando que la planta se doblara. Ahora sabemos que a medida que la luz pasa a través del tallo de una planta, se difracta y genera activación de fototropina a través del tallo. La mayor parte de la activación ocurre en el lado iluminado, provocando que las hormonas vegetales ácido indol acético (IAA) o auxina se acumulen en el lado sombreado. Células madre alargadas bajo la influencia de IAA.

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Figura\(\PageIndex{1}\): Fototropismo y distribución de auxina: El fototropismo es el crecimiento de las plantas en respuesta a la luz. Cuando el sol se coloca casi directamente sobre la planta, la hormona auxina (puntos rosados) en el tallo de la planta se distribuye uniformemente. A medida que el sol se mueve, la auxina se reposiciona al otro lado de la planta. Esta sobrecarga de auxina junto a estas células hace que comiencen a crecer o alargarse, inclinando el crecimiento del tallo hacia la luz.

Criptocromos

Los criptocromos son otra clase de fotorreceptores absorbentes de luz azul. Sus cromóforos también contienen un cromóforo a base de flavina. Los criptocromos establecen el ritmo circadiano de la planta (el ciclo de actividad de 24 horas) usando receptores de luz azul. Existe cierta evidencia de que los criptocromos funcionan detectando reacciones redox dependientes de la luz y que, junto con las fototropinas, median la respuesta fototrópica.

Puntos Clave

• Además del fototropismo, las fototropinas perciben la luz azul para controlar la apertura y cierre de las hojas, el movimiento de los cloroplastos y la apertura de los estomas.
• Cuando las fototropinas son activadas por la luz azul, la hormona auxina se acumula en el lado sombreado de la planta, desencadenando el alargamiento de las células madre y el fototropismo.
• Los criptocromos detectan reacciones redox dependientes de la luz azul para controlar el ritmo circadiano de las plantas.

Términos Clave

• skototropismo: crecimiento o movimiento lejos de la luz
• fototropina: cualquiera de una clase de flavoproteínas fotorreceptoras que median el fototropismo en plantas superiores
• auxina: una clase de hormonas de crecimiento vegetal que es responsable de la elongación en el fototropismo y gravitropismo y de otros procesos de crecimiento en el ciclo de vida de la planta
• criptocromo: cualquiera de varias flavoproteínas sensibles a la luz, en los protoreceptores de las plantas, que regulan la germinación, el alargamiento y el fotoperiodismo