Principios reguladores de la función del reloj impulsado por el fotoperiodo en las plantas

En el marco del proyecto internacional CBGP-CEPLAS, el grupo de investigación del Dr. Wabnik, en colaboración con Dr. Jiménez Gómez, han propuesto un modelo general para la regulación dependiente del fotoperiodo de los relojes circadianos en todas las especies vegetales. Este estudio muestra principios reguladores comunes y diferencias clave en los transcriptomas de los genes central.

El momento en que ocurren las transiciones clave del desarrollo, como la floración, la detención del crecimiento y la tuberización, influye directamente en el rendimiento de los cultivos, lo que lo convierte en un factor fundamental en la agricultura. Las plantas ajustan con precisión estas transiciones en respuesta a los cambios estacionales de la luz diurna (fotoperiodo) a lo largo del año.

En función de su sensibilidad al fotoperiodo, se clasifican en dos grandes grupos: plantas de días largos (LDPs) y plantas de días cortos (SDPs). En el núcleo de este mecanismo de sincronización se encuentra la familia de genes CETS (CENTRORADIALIS/TERMINAL FLOWER 1/SELF-PRUNING), que incluye señales inductoras de floración (florígenos) y sus inhibidores (antiflorígenos).

Su expresión está controlada tanto por señales ambientales como por el reloj circadiano, un marcapasos interno de aproximadamente 24 horas. Aunque los principales factores se conservan en las LDPs y las SDPs, sus interacciones y estrategias reguladoras difieren.

Hemos desarrollado un modelo predictivo para descubrir las similitudes y diferencias en las respuestas fotoperiódicas entre LDPs y SDPs. Utilizando datos transcriptómicos de curso temporal, construimos un sistema de Ecuaciones Diferenciales Ordinarias (ODEs) que captura la relación dinámica entre los genes del reloj circadiano y la regulación de CETS. El modelo predice con éxito los patrones de expresión estacionales de los CETS, revelando distintas dinámicas de activación y represión en las LDPs frente a las SDPs.

Más allá de las predicciones, nuestros hallazgos destacan la compleja interrelación entre los relojes biológicos internos y las señales ambientales externas, mostrando cómo las plantas ajustan su percepción del fotoperiodo para optimizar el crecimiento y la reproducción. Este modelo ofrece nuevas perspectivas sobre la adaptación de las plantas y puede servir como base para estrategias agrícolas dirigidas a mejorar el rendimiento de los cultivos en condiciones climáticas cambiantes.

Publicación Original: González-Delgado, A., Jiménez-Gómez, J.M., Wabnik, K. 2025. Regulatory principles of photoperiod-driven clock function in plants. . DOI: 10.1016/j.tplants.2025.01.008