El desarrollo de las plantas mediado por la luz se conoce como FOTOMORFOGÉNESIS.
La luz puede regular diferentes procesos desde la germinación hasta la floración. En todos estos procesos la luz actúa como un estímulo sin convertirse en energía bioquímica como si sucede durante la fotosíntesis. Por lo tanto, ten en cuenta que FOTOMORFOGÉNESIS y fotosíntesis son procesos diferentes aunque ambos depende de la luz.
Entre los procesos que se regulan mediante la luz se encuentran la germinación, el desarrollo de la plántula, la transición de la etapa vegetativa a la etapa reproductiva, la competencia y los tropismos.
Las semillas pueden clasificarse en fotoblásticas positivas cuando requieren de luz para germinar, fotoblásticas negativas cuando solo germinan en ausencia de luz, o fotoblásticas neutras cuando no tienen requerimientos de luz específicos.
Este tipo de respuesta se relaciona estrechamente con la estrategia ecológica para el reclutamiento de cada especie. Las semillas fotoblásticas positivas suelen permanecer en el suelo sin germinar hasta que hay algún proceso de remoción del suelo que las expone a la luz. La exposición que requieran puede variar de unos milisegundos a minutos.
Por otro lado, las semillas fotoblásticas negativas solo germinarán cuando se encuentran enterradas a cierta profundidad.
La elongación del hipocótilo puede regularse por la luz. En ausencia de luz, el hipocótilo de plántulas epígeas puede elongarse más de lo habitual. Acompañada de esta elongación excesiva, los cotiledones no se expanden y las plántulas no sintetizan clorofila. A este proceso se le conoce como etiolación.
La etiolación puede interpretarse como estrategia ecológica que potencia la elongación del hipocótilo para favorecer la emergencia de los cotiledones del suelo y de esa forma estimular la actividad fotosintética de los cotiledones. Una vez que la plántula percibe la luz, se detiene la elongación del hipocótilo, proceso conocido como desetiolación.
Puedes apreciar las diferencias entre plantas etioladas y desetioladas en el siguiente video:
La transición de la etapa vegetativa a la reproductiva depende de diversos factores externos, así como de mecanismos internos que varían según la especie. Entre los factores externos que regulan la floración se encuentra la luz. Muchas plantas son capaces de medir la cantidad de horas luz que reciben, lo cual puede representar un estimulo para desencadenar la floración. La duración de los lapsos de luz y su alternancia con lapsos de oscuridad se conoce como fotoperíodo.
La cantidad de horas luz que desencadena la floración depende de cada especie. Según este requerimiento, las plantas pueden clasificarse como plantas de día largo, plantas de día corto o plantas neutras. Las plantas de día largo suelen florecer durante el verano, mientras que las plantas de día corto suelen florecer durante el invierno.
La competencia por la luz puede estimular eventos de crecimiento.
Cuando la luz es un recurso escaso debido a la sombra proyectada por otros organismos, generalmente plantas, el ambiente sombreado estimula la elongación del tallo para favorecer el acceso a la luz. Este tipo de mecanismos depende de los requerimientos de luz de las plantas, ya sean plantas de luz o de sombra.
Un tipo de ambiente en el que la luz es un recurso limitado por el que compiten las plantas es el sotobosque de las selvas tropicales. Observa el siguiente video sobre la competencia de las plantas por la luz:
Los tropismos son movimientos direccionales en respuesta a un estímulo que implican crecimiento.
El fototropismo es un tropismo que responde a la luz. Hablamos de un fototropismo positivo cuando el crecimiento es en dirección a la fuente de luz (ej. el tallo), mientras que el fototropismo negativo es en dirección contraria a la fuente de luz (ej. la raíz).
El fototropismo ocurre por crecimientos asimétricos provocados por la concentración de auxinas. El siguiente video explica el fototropismo como respuesta a las auxinas y la procedencia de la luz:
Las nastias son movimientos sin crecimiento que ocurren como respuesta a un estímulo.
La nictinastia o fotonastia es una nastia que depende de la luz. Muchos eventos pueden presentar este tipo de movimientos, por ejemplo: la antesis de algunas flores, movimientos de los foliolos de hojas compuestas a lo largo del día, el reacomodo de los cloroplastos en la célula, etc...
En el siguiente video podrás observar cómo la antesis depende de la incidencia de la luz:
Las plantas pueden responder a estímulos de luz porque poseen diferentes tipos de fotorreceptores.
Un fotorreceptor se compone de una molécula cuya configuración química cambia en respuesta a ciertas longitudes de onda conocida como CROMÓFORO y una parte proteica (APOPROTEINA) capaz de transducir este cambio.
Las plantas tienen fotorreceptores que les permiten responder a las longitudes de onda del espectro visible y a algunas que salen de éste. A continuación te presento algunos de los fotorreceptores de las plantas:
El cromóforo del fitocromo es una molécula de fitocromobilina que responde principalmente a la luz roja y la luz roja lejana.
El fitocromo tiene una forma activa (Pfr) y una inactiva (Pr) que son interconvertibles.
El fitocromo se relaciona con procesos como la inducción de la germinación, inhibición de la germinación, la floración
El cromóforo del criptocromo es una molécula de flavina adenina nucleótida (FAD) y flavina adenina dinucleótida (FADH).
Los criptocromos responden principalmente a la luz azul.
Participan en procesos como la inhibición del crecimiento del hipocotilo, expansión de los cotiledones, acumulación de pigmentos, la floración
El cromóforo de las fototropinas es una molécula de flavina adenina mononucleótida (FMN).
Al igual que los criptocromos, las fototropinas responden principalmente a la luz azul.
Las fototropinas participan en eventos de fototropismo, en el movimiento de las hojas, la apertura de estomas, desarrollo de raíces
El cromóforo de este tipo de fotorreceptores podría ser una molécula de flavina adenina mononucleótida (FMN).
Al igual que los criptocromos, y las fototropinas, este grupo de estos fotorreceptores responden principalmente a la luz azul.
Este tipo de receptores parece estar involucrado en procesos que aceleran la floración.