Fotomorfogénesis
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En biología del desarrollo, la fotomorfogénesis es un desarrollo mediado por la luz, donde los patrones de crecimiento de las plantas responden al espectro de la luz. Este es un proceso completamente separado de la fotosíntesis donde la luz se usa como fuente de energía. Los fitocromos, los criptocromos y las fototropinas son receptores sensoriales fotocrómicos que restringen el efecto fotomorfogénico de la luz a las porciones UV-A, UV-B, azul y roja del espectro electromagnético.[1]
La fotomorfogénesis de las plantas a menudo se estudia mediante el uso de fuentes de luz estrechamente controladas por frecuencia para hacer crecer las plantas. Existen al menos tres etapas de desarrollo de la planta donde ocurre la fotomorfogénesis: germinación de semillas, desarrollo de plántulas y el cambio de la etapa vegetativa a la de floración (fotoperiodismo).[2]
La mayoría de las investigaciones sobre fotomorfogénesis provienen de plantas, se produce en varios reinos: hongos, monera, protista y plantae.[3]
Teofrasto de Eresus (371 a 287 aC) puede haber sido el primero en escribir sobre fotomorfogénesis. Describió las diferentes calidades de madera de los abetos cultivados en diferentes niveles de luz, probablemente el resultado del efecto fotomorfogénico de "evitación de la sombra". En 1686, John Ray escribió "Historia Plantarum" que mencionó los efectos de la etiolación (crecer en ausencia de luz). Charles Bonnet introdujo el término "etiolement" en la literatura científica en 1754 al describir sus experimentos, comentando que el término ya estaba en uso por los jardineros.[4]
Etapas del desarrollo afectadas
Germinación de la semilla
La luz tiene efectos profundos en el desarrollo de las plantas. Los efectos más llamativos de la luz se observan cuando una plántula en germinación emerge del suelo y se expone a la luz por primera vez.
Normalmente, la radícula de las plántulas (raíz) emerge primero de la semilla, y el brote aparece cuando la raíz se establece. Más tarde, con el crecimiento del brote (especialmente cuando emerge a la luz), aumenta la formación de raíces secundarias y la ramificación. En esta progresión coordinada de las respuestas del desarrollo, hay manifestaciones tempranas de fenómenos de crecimiento correlativo donde la raíz afecta el crecimiento del brote y viceversa. En gran medida, las respuestas de crecimiento son mediadas por hormonas.
Desarrollo de plántulas
En ausencia de luz, las plantas desarrollan un patrón de crecimiento etiolado. La etiolación de la plántula hace que se alargue, lo que puede facilitar que salga del suelo.
Una plántula que emerge en la oscuridad sigue un programa de desarrollo conocido como skotomorfogénesis (desarrollo oscuro), que se caracteriza por la etiolación. Tras la exposición a la luz, la plántula cambia rápidamente a la fotomorfogénesis (desarrollo de la luz).[5]
Existen diferencias cuando se comparan plántulas de crecimiento oscuro (etioladas) y de crecimiento ligero (desetioladas)
Características etioladas:
- Distinto gancho apical (dicotiledón) o coleoptilo (monocotiledón)
- No hay crecimiento de hojas
- Sin clorofila
- Alargamiento rápido del vástago
- Expansión radial limitada del vástago
- Alargamiento limitado de la raíz
- Producción limitada de raíces laterales.
Características de-etioladas
- Se abre el gancho apical o se abre coleoptil
- Crecimiento foliar promovido
- Clorofila producida
- Elongación del tallo suprimido
- Expansión radial del tallo.
- Elongación de la raíz promovido
- Desarrollo de la raíz lateral acelerado
Los cambios en el desarrollo característicos de la fotomorfogénesis mostrados por las plántulas desetioladas son inducidos por la luz.
Fotoperiodismo
Algunas plantas dependen de las señales luminosas para determinar cuándo pasar de la etapa vegetativa a la floración del desarrollo de la planta. Este tipo de fotomorfogénesis se conoce como fotoperiodismo e implica el uso de fotorreceptores rojos (fitocromos) para determinar la duración del día. Como resultado, las plantas fotoperiódicas solo comienzan a producir flores cuando los días han alcanzado un "día crítico", lo que permite a estas plantas iniciar su período de floración según la época del año. Por ejemplo, las plantas de "día largo" necesitan días largos para comenzar a florecer, y las plantas de "día corto" necesitan experimentar días cortos antes de comenzar a hacer flores.[2]
El fotoperiodismo también tiene un efecto en el crecimiento vegetativo, incluso en la latencia de las yemas en plantas perennes, aunque esto no está tan bien documentado como el efecto del fotoperiodismo en el cambio a la etapa de floración.[2]
