ARS News Service
Agricultural Research Service, USDA
David Elstein, (301) 504-1654, delstein@ars.usda.gov 
April 2, 2003

Animal behavior has previously been shown to be shaped by 24-hour circadian rhythms that govern biological processes. Now scientists have found that these "biological clocks" exist in plants as well. Research at the Agricultural Research Service's Vegetable Laboratory in Beltsville, Md., has shown that a biological clock located in the nuclei of plant cells goes off every morning to prepare plants for their various activities.

"Circadian" is a Latin word meaning "about a day." Humans also have these rhythmic "clocks." Jet lag is an example of a person's biological clock being out of sync with the actual time of day.

ARS plant physiologist Autar K. Mattoo has found a few reasons why these inbuilt clocks go off every day in plants at precise times. He has spent considerable time specifically studying the one that controls an enzyme that modifies the protein known as D1, a critical element in the photosynthesis process.

Binding phosphorus to D1 at a specific threshold provides a plant with a bio-timing signal that tells it to adjust its metabolism to face the onset of the day's brightest light. The plant also puts on "sunscreen"
to protect itself from ultraviolet-B (UV-B) radiation damage.

Experiments were conducted at different times of the year and in different climates, but the theory that the "alarm" goes off a few hours before noon almost always proved true. One thing that can block the
accumulation of phosphorus on D1 is the concentration of triazine and urea-type herbicides, such as atrazine and diuron.

Mattoo worked on this project with researchers and students from the United States and Israel. As a result of their 22 years of collaborative research, these scientists were the first to determine the whole life cycle of the D1 protein.

More information about Mattoo's research can be found in the April issue of Agricultural Research magazine, on the World Wide Web at: http://www.ars.usda.gov/is/AR/archive/apr03/plant0403.htm

ARS is the U.S. Department of Agriculture's chief scientific research agency.

Los relojes biológicos "despiertan" las plantas

Servicio Noticiero del Servicio de Investigación Agrícola (ARS siglas en inglés)
Departamento de Agricultura (USDA siglas en inglés)
David Elstein, (301) 504-1654, delstein@ars.usda.gov 
2 de abril 2003

Estudios anteriores han mostrado que el comportamiento de los animales es afectado por los ritmos circadianos de 24 horas que controlan los procesos biológicos. Ahora, científicos han descubierto que estos "relojes biológicos" también existen en las plantas. Estudios en el Laboratorio de Vegetales del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) en Beltsville, Maryland, han mostrado que un reloj biológico ubicado en el núcleo de las células de plantas suena cada mañana para preparar las plantas a hacer sus varias actividades.

'Circadian' es una palabra latina que significa 'aproximadamente un día'. Los seres humanos también tienen estos relojes rítmicos. El fenómeno conocido como el desfase horario es un ejemplo de cuando el reloj biológico del cuerpo humano no está en sincronización con la hora real.

El fisiólogo de planta Autar K. Mattoo del ARS ha descubierto por qué estos relojes internos suenan cada día en las plantas a tiempos exactos. Él ha pasado mucho tiempo estudiando específicamente como el reloj interno controla una enzima que modifica la proteína conocida como D1, un elemento esencial en el proceso de fotosíntesis.

Atar el fósforo a la D1 en cantidades específicas provee una señal biológica a la planta que causa que la planta ajuste su metabolismo para enfrentar el comienzo de la luz más brillante del día. La planta
también se pone "bloqueador solar" para protegerse contra el daño causado por la radiación ultravioleta-B (UV-B).

Experimentos se condujeron en temporadas y climas diferentes, pero la teoría que la "alarma" suena algunas horas antes del mediodía demostró casi siempre ser correcta. Una cosa que puede bloquear la acumulación del fósforo en la D1 es la concentración del pesticida triazine y otros pesticidas de la urea, tales como atrazine y diuron.

Mattoo trabajó en este proyecto con colaboradores y estudiantes de EE.UU. e Israel. Como resultado de sus 22 años de colaboración en investigaciones, estos científicos fueron los primeros en determinar el ciclo total de vida de la proteína D1.

Se puede encontrar más información sobre los investigaciones por Mattoo en la revista 'Agricultural Research' de abril y en Internet en: http://www.ars.usda.gov/is/AR/archive/apr03/plant0403.htm

ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU.