Fotomorfogenesis

• Fotomorfogénesis


  Las plantas usan la luz solar no solo como fuente de energía para la fotosíntesis, sino también como una señal informativa para controlar amplia gama de respuestas de desarrollo y fisiológicas a lo largo de su ciclo de vida
• Efectos en las plantas provistos por cambios en la cantidad o composición espectral de la luz

  • Fototropismo: Efectos por cambios en la dirección de la luz
  • Fotoperiodo: Efectos por cambios en la duración de la luz
• Irradiancia


  Cantidad de fotones por unidad de tiempo y de superficie
• Composición espectral


  Variación en la luz de los ambientes naturales
• Dirección


  Variación en la luz de los ambientes naturales
• Fotoperiodo


  Duración diaria de la luz, variación en la luz de los ambientes naturales
• Fotorreceptores


  Moléculas biológicas que cambian su estado en función del ambiente lumínico y modulan diversos aspectos del crecimiento y desarrollo
• Tipos de fotorreceptores en plantas

  • Fitocromos
  • Criptocromos
  • Fotorreceptores de luz ultravioleta B
• Fitocromos


  Cromoproteínas (apoproteínas + cromóforo), dimeros, con dos formas interconvertibles (Pr y Pfr)
• Fitocromos


  Pr (rojo) se transforma en Pfr (rojo lejano)
• Respuestas vegetales a los diferentes fotorreceptores

  • Germinación
  • Desetiolación
  • Evitación de sombra
  • Inhibición del alargamiento del tallo y del pecíolo
  • Expansión y aplanamiento de las hojas
  • Ritmos circadianos
  • Floración
  • Ramificación
  • Biosíntesis de flavonoides
  • Fototropismo
  • Apertura estomática
  • Reubicación de cloroplastos
• Mecanismo del proceso fotoquímico de los fitocromos

  Fotoisomerización ocurre vía el enlace doble entre carbonos C15 = C16 y muestra como la señal se transfiere a la matriz de la proteína
• Mecanismos de control de los niveles de Pfr


  • Destrucción
  • Reversión oscura
  • Tasa de síntesis de Pr
• Tipos de fitocromos


  • Tipo 1 (más abundante, PHYA, ARNm inestable, proteína PfrA se degrada)
  • Tipo 2 (menos abundante, PHYB, PHYC, PHYD y PHYE, ARNm más estables, proteína Pfr más estable)
• Fitocromo A


  Sensor de luz-oscuridad
• Fitocromo B


  Sensor de la relación rojo/rojo lejano
• Las plantas interfieren en el ambiente lumínico de sus vecinas
• Algunas semillas germinan en presencia de Pfr

  
• El fitocromo A y B inhiben el crecimiento del hipocotilo de Arabidopsis a la luz
• Escotomorfogénesis


  Crecimiento y desarrollo de plantas siempre a oscuridad = etiolación

  
• Fotomorfogénesis


  Crecimiento y desarrollo de plantas a la luz
• Desetiolación


  La luz inhibe el alargamiento del tallo y los cotiledones se expanden
• Suplementando la luz solar con luz rica en FR simula presencia de vecinas, aumentando el crecimiento entre nudos
• Un pulso de FR al final del día convierte casi todo el Pfr en Pr, provocando un alargamiento del hipocotilo
• La sobreexpresión de fitocromo A anula respuesta del tallo a la presencia de vecinas en cultivo denso
• Uso biotecnológico: Alterar el nivel de fotorreceptores para que se responda como si el cultivo no fuera tan denso, incrementando desvío de biomasa hacia producción
• Reguladores negativos de la fotomorfogénesis

  • COP1 (E3 Ubiquitin ligasa que dirige la degradación vía del proteosoma 26S de varios promotores)
  • PIFs (Phytochrome interacting factors, factores de transcripción que promueven la escotomorfogénesis)
• Reguladores positivos de la fotomorfogénesis

  • Fitocromo Pfr (se autofosforila y migra al núcleo donde media el desarrollo fotomorfogenético al degradar PIFs e inactivar COP1)
  • HY5, LAF1 y HFR1 (Factores de transcripción que promueven la fotomorfogénesis)

  
• El proteasoma es un complejo proteico que tiene como función principal la degradación de proteínas dañadas o innecesarias, mediante una proteólisis o reacción química que rompe los enlaces peptídicos
• Uso de la fotomorfogénesis en agricultura y horticultura: Plásticos con tecnología "CASCADE" que transforman la luz ultravioleta en azul y la verde en roja