Fotoperiodismo

Fotoperiodismo en las plantas

Las plantas responden a la luz de varias formas, entre ellas

• Fotomorfogénesis: crecimiento y desarrollo de las plantas en respuesta a la luz, mediante el cual las plantas pueden aprovechar al máximo la luz y el espacio disponibles.

• Fototropismo: capacidad de las plantas de crecer en dirección o en sentido contrario a la luz.

• Fotoperiodismo: capacidad de las plantas de determinar la hora del día y del año detectando las longitudes de onda de la luz solar.

Definición de fotoperiodo

¿Cómo determinan las plantas la hora del día y del año? Un cambio en la duración del día es la señal ambiental que indica a una planta qué época del año es.

¿Cómo funciona el fotoperiodismo?

La capacidad de una planta para detectar la luz en su entorno es fundamental para su competitividad y supervivencia. Las plantas pueden detectar y responder a las longitudes de onda de la luz azul, roja y roja lejana mediante fotorreceptores. Estos fotorreceptores están formados por cromoproteínas, cada una de las cuales consta de una proteína y un pigmento que absorbe la luz llamado cromóforo.

Los fitocromos son cromoproteínas que detectan la luz roja y roja lejana. Los fitocromos se clasifican en dos tipos:

• Pr (fitocromorojo), que puede absorber la luz roja.

• Pfr (fitocromo rojo lejano), que puede absorber la luz roja lejana.

Cuando el Pr absorbe luz roja, se transforma en Pfr, y cuando el Pfr absorbe luz roja lejana, se transforma de nuevo en Pr. La absorción de luz roja o roja lejana modifica la estructura del cromóforo, lo que influye en la conformación y la actividad de la proteína fitocromo a la que está unido.

En pocas palabras, la luz roja inicia la actividad de los fitocromos, mientras que la luz roja lejana la inhibe. Los dos tipos de fitocromos, conocidos colectivamente como sistema de fitocromos, funcionan como un "interruptor biológico".

Ten en cuenta que la luz solar plena y sin filtrar incluye mucha más luz roja que luz roja lejana. Esto significa que, al amanecer, los fitocromos de una hoja se convertirían a la forma activa Pfr y permanecerían en ese estado hasta el anochecer. Cuando ya no hay luz solar, el Pfr vuelve gradualmente a la forma Pr, de modo que cuando la noche es larga, como ocurre en invierno, la forma Pfr revierte completamente. Si la noche es corta, como ocurre en verano, puede quedar una cantidad significativa de Pfr para cuando salga el sol.

Una planta puede determinar la duración del ciclo día/noche detectando la relación Pr/Pfr al amanecer. Además, al retener esta información durante varios días, una planta puede comparar la duración de la noche anterior con otras noches precedentes.

• Si detecta noches más cortas, la planta determina que se acerca la primavera.

• Si detecta noches más largas, la planta determina que se acerca el otoño.

Detectar la duración del día o de la noche junto con la temperatura y la disponibilidad de agua permite a las plantas determinar la época del año y modificar su fisiología en consecuencia.

Las respuestas al fotoperiodo incluyen

• Floración

• Germinación de semillas

• Latencia del bulbo

• Cambio de color (debido a unos pigmentos llamados antocianinas) en las hojas.

Efecto del fotoperiodo

Las plantas se ven afectadas por la duración del día o de la noche de diversas maneras. Aquí hablaremos de los descriptores que puedes encontrar junto al fotoperiodismo: plantas de día largo, de día corto y de día neutro.

A continuación hablaremos de la duración de la noche y de cómo ésta es un enfoque más útil para comprender el fotoperiodismo.

Plantas de día corto

Los investigadores empezaron a comprender cómo las plantas detectan las estaciones observando una variedad mutante de tabaco llamada Mamut de Maryland, que crecía en altura pero no era capaz de producir flores durante el verano. Finalmente floreció en diciembre, pero en condiciones controladas.

¿Qué condiciones hicieron florecer esta variedad? Los investigadores experimentaron con distintas variables, como la temperatura, la humedad y la nutrición mineral. Descubrieron que el Mamut de Maryland sólo florecía si el fotoperiodo era inferior a 14 horas.

Como el Mamut de Maryland necesitaba un fotoperiodo inferior a la duración crítica para florecer, se considera una planta de día corto. Otros ejemplos de plantas de día corto son los crisantemos y algunas variedades de soja. Las plantas de día corto suelen florecer a finales de verano, otoño o invierno, cuando los días son más cortos.

Plantas de día largo

A diferencia de las plantas de día corto, las plantas de día largo florecen sólo cuando el fotoperiodo es superior a la duración crítica. Suelen florecer a finales de primavera o principios de verano. Algunos ejemplos de plantas de día largo son los rábanos y los lirios.

Plantas de día neutro

No todas las plantas utilizan el sistema fitocromo de las formas mencionadas. A diferencia de las plantas de día corto y de día largo, las plantas de día neutro no se ven afectadas por la duración del día. Independientemente del fotoperiodo, estas plantas florecen cuando alcanzan un cierto grado de madurez. Ejemplos de plantas de día neutro son los tomates, el arroz y los dientes de león.

Duración crítica de la noche

Los investigadores solían creer que la cantidad de luz diurna que recibía una planta determinaba si producía o no flores. Los experimentos sugirieron otra cosa: resulta que la duración de la oscuridad a la que estaba expuesta una planta demostró tener un efecto más significativo que la duración del día.

Observando a los berberechos -una planta de "día corto" que florece sólo cuando el fotoperiodo es inferior a 16 horas (y la duración de la noche es de al menos 8 horas)-, los investigadores descubrieron que la floración está controlada por la duración de la noche más que por la del día. Sus observaciones pueden resumirse así:

• Si la duración del día se interrumpe por una breve exposición a la oscuridad, la cucurbitácea florecerá.

• Si la duración de la noche se interrumpe por una breve exposición a la luz, la cucurbitácea no florecerá.

Observaron que, en realidad, la cucurbitácea no responde a la duración del día, sino a la duración de la oscuridad continua. Lo mismo se observó en otras plantas de "día corto".

Esto significa que las plantas de día corto pueden describirse más exactamente como plantas de noche larga, mientras que las plantas de día largo pueden describirse como plantas de noche corta. Ten en cuenta que las plantas de día largo y las de día corto no se distinguen por una duración absoluta de la noche. En cambio, se distinguen en función de si establecen una duración nocturna máxima o mínima:

• Una planta de día largo (o de noche corta ) tiene un número máximo de horas de oscuridad.

  • La duración de la noche no puede superar un número determinado de horas.

• Una planta de día corto (o de noche larga) tiene un número mínimo de horas de oscuridad.

  • La duración de la noche no puede ser inferior a un número determinado de horas.

Aunque pueden inducir a error, los términos día corto y día largo están más arraigados en el mundo de la Botánica.

Importancia del Fotoperiodismo en las Plantas

El fotoperiodismo ayuda a las plantas a detectar los cambios estacionales. Esto es importante porque permite a las plantas adaptarse a estos cambios, aumentando sus posibilidades de supervivencia y reproducción.

Ejemplos de fotoperiodismo

Lafloración estacional como respuesta al cambio en la duración del día o la noche ayuda a las plantas a adaptarse a su entorno local. Por ejemplo, algunas plantas florecen cuando sus polinizadores están más activos para aumentar el éxito reproductivo.

Las plantas también pueden reproducirse durante la primavera para que su descendencia tenga tiempo suficiente para desarrollarse antes de enfrentarse a las duras condiciones del invierno, lo que aumenta su tasa de supervivencia.

Las plantas del suelo de los bosques también pueden florecer a principios de primavera para poder completar la producción de semillas antes de que el dosel de hojas emerja por completo y limite la luz disponible.

Además de la floración, las respuestas de las plantas al fotoperiodo también incluyen la latencia de las yemas. Por ejemplo, cuando ciertos árboles y especies de plantas perennes de las latitudes septentrionales detectan que la duración del día se acorta, responden induciendo la resistencia al frío y la latencia de las yemas como preparación para la llegada de las gélidas temperaturas invernales.

En cambio, las plantas del desierto, como la hepática, utilizan los días más largos como señal para entrar en estado latente, de modo que tengan más posibilidades de sobrevivir durante los áridos meses de verano.