• Un equip de científics descobreix que una proteïna essencial del rellotge circadià regula directament gradients de pH en diferents teixits.
• Aquests gradients controlen els fluxos elèctrics i de sucres que coordinen amb precisió el creixement dels brots amb el desenvolupament de l’arrel.
• El descobriment ofereix una nova perspectiva sobre la productivitat de les plantes i podria ajudar a desenvolupar cultius en els quals es distribueixin els recursos de forma més eficient en condicions adverses.

Les plantes no només responen a la llum i a l'aigua, sinó que també funcionen amb un cronòmetre diari intern conegut com el rellotge circadià. Ara un equip investigador ha descobert que el rellotge circadià de la planta regula senyals electroquímics en cèl·lules específiques que ajuden a determinar si la planta inverteix els recursos a créixer per sobre o per sota del sòl.

En un estudi dirigit per Paloma Mas, professora d'investigació del CSIC al Centre de Recerca en Agrigenòmica (CRAG), i publicat a la prestigiosa revista Cell, els científics demostren que un component clau del rellotge actua com un controlador del corrent, ajustant petits canvis en la càrrega elèctrica en diferents teixits. Aquests senyals determinen la velocitat amb què creixen els talls joves i amb la qual s'allarguen les arrels, ajudant la planta a distribuir el creixement d'una forma molt eficient allà on és més útil.

"Les plantes estan constantment ajustant prioritats", diu Paloma Mas. “El que hem descobert és que el rellotge circadià no només marca el pas del temps, sinó que ajuda a coordinar el creixement controlant un 'llenguatge' electroquímic que els teixits fan servir per comunicar-se."

Un senyal diari d'"estira i afluixa" dins la planta

Per créixer, les plantes han de traslladar l'energia produïda durant la fotosíntesi des dels teixits on es genera, com les fulles, cap als teixits embornal o de consum, com les arrels. L'equip investigador va monitoritzar els canvis d'acidesa en plantes utilitzant sensors fluorescents i va descobrir un patró sorprenent: els ritmes d'acidesa en les cèl·lules epidèrmiques de la tija jove són oposats als observats en els teixits de transport de sucres en la vasculatura.

Aquest és un fet important perquè significa que els gradients elèctrics no són només efectes secundaris, sinó que ajuden a impulsar el creixement i el transport. En les cèl·lules externes de la tija jove, l'augment de l'acidesa ajuda a relaxar les parets cel·lulars, permetent que les cèl·lules s'expandeixin i que la tija s'estengui. En canvi, en els teixits de transport, el floema, els senyals elèctrics ajuden a alimentar la càrrega de sucres per a la seva distribució a altres parts de la planta. Si aquesta "bateria" electroquímica es debilita, llavors es transporta menys sucre i les arrels reben menys combustible per al creixement.

Una mateixa peça del rellotge, dos resultats oposats

Els investigadors van identificar un factor del rellotge circadià anomenat CCA1 com un controlador clau d'aquest procés. Quan l'activitat de CCA1 és més elevada, es promou el creixement de la tija mentre es restringeix el desenvolupament de les arrels. Ho fa de dues maneres: (i) en el brot, potencia la senyalització hormonal que promou el creixement i crea les condicions electroquímiques necessàries per a l'expansió de la tija; i (ii) en la vasculatura, redueix els nivells d’un component crític, una bomba de protons que ajuda a generar la força elèctrica i de pH necessària per transportar els sucres de forma eficient.

"En certs moments del dia, la planta prioritza el creixement dels brots per davant del creixement de les arrels", explica el primer autor de l'estudi, Lu Xiong. "CCA1 ajuda a afinar aquest equilibri controlant on es transporten els sucres".

Importància per a l'agricultura

Aquest descobriment ofereix una nova forma de pensar en la productivitat de les plantes: no només com una resposta al medi ambient, sinó com un sistema de gestió impulsat pel rellotge intern de la planta que ajusta la disponibilitat energètica segons la demanda de creixement al llarg del dia.

Comprendre, i eventualment modificar, aquests senyals electroquímics podria ajudar a desenvolupar cultius que assignin els recursos de forma més eficient en condicions adverses de creixement com ara falta de sol, sequera o sòls pobres en nutrients, on l'equilibri entre el creixement dels brots i les arrels pot determinar la supervivència i el rendiment.

Article de referència

Lu Xiong, Motohide Seki, Akiko Satake and Paloma Mas. A circadian rheostat drives proton electrochemical gradients to optimize cell-type specific growth in Arabidopsis. Cell (2026), https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.12.056

Sobre els autors i el finançament de l’estudi

The Mas laboratory is funded with research grant (PID2022-137770NB-I00) from MCIU/AEI/10.13039/501100011033 and by “ERDF/EU”, from the Ramon Areces Foundation, and through the SGR Program (2021-SGR-01131) funded by the Secretaria d'Universitats i Recerca del Departament d'Empresa i Coneixement de la Generalitat de Catalunya (AGAUR). The Mas laboratory acknowledges financial support from grants SEV‐2015‐0533 and CEX2019-000902-S funded by MICIU/AEI/10.13039/501100011033, and by the CERCA Programme / Generalitat de Catalunya. L.X. was a recipient of a CSC fellowship funded by China Scholarship Council.