Los ritmos circadianos en plantas y animales son ciclos diarios endógenos autónomos, una especie de reloj interno. La precisión de estos relojes se mantiene mediante referencias ambientales conocidas como zeitgebers, "dadores de tiempo". Las plantas están equipadas con sensores de luz sensibles, y la luz es comúnmente la señal que usan las plantas para sincronizar sus relojes internos con el medio ambiente.
Una breve revisión reciente en Annals of Botany examina cómo se mantiene la precisión de estos ciclos a lo largo del día y la intensidad de la luz en diferentes estaciones. El ritmo solar está controlado por un reloj sincronizado con el mediodía y la medianoche, de la misma manera que ajustamos nuestros relojes al tiempo del cronómetro. El ritmo solar permite configurar el reloj de la planta y también permite predecir la sincronización de los ciclos de genes en el tiempo solar en plantas sujetas a diferentes fotoperíodos, períodos de ciclo o proporciones de luz/oscuridad.
Yeang, HY (2015) El ciclo de los genes del reloj sincronizados con el ritmo solar permite a las plantas saber la hora: datos de Arabidopsis. Annals of Botanical, 116(1), 15-22
Un ritmo endógeno sincronizado con el amanecer no puede cronometrar los genes vinculados a la fotosíntesis para que alcancen su punto máximo consistentemente al mediodía, ya que el intervalo entre el amanecer y el mediodía cambia según la estación. En este estudio, se propone un modelo de reloj solar que elude esta limitación utilizando dos referencias de tiempo diarias sincronizadas al mediodía y la medianoche. Otros genes rítmicos que no están directamente relacionados con la fotosíntesis, y que alcanzan su punto máximo en otros momentos, también encuentran una ventaja adaptativa en el arrastre al ritmo solar.
Catorce conjuntos de datos extraídos de tres artículos publicados se utilizaron en un metanálisis para examinar el comportamiento cíclico de la Arabidopsis thaliana gen relacionado con la fotosíntesis CAB2 y los genes del oscilador de reloj TOC1 y LHY en los ciclos T y N–H. Cambios en los ritmos de CAB2, TOC1 y LHY en plantas sometidas a ciclos de luz:oscuridad que no son de 24 h coincidieron con los cambios hipotéticos en su comportamiento según lo predicho por el modelo de reloj solar, validándolo así. El análisis mostró además que TOC1 la expresión alcanzó su punto máximo ∼ 5 · 5 h después del mediodía, CAB2 alcanzó su punto máximo cerca del mediodía, mientras LHY alcanzó su punto máximo ∼7·5 h después de la medianoche, independientemente del período del ciclo, el fotoperíodo o la relación período de luz:oscuridad. El modelo de reloj solar predijo correctamente el tiempo zeitgeber de estos genes bajo 11 regímenes de iluminación diferentes que comprenden combinaciones de siete períodos de luz, nueve períodos de oscuridad, cuatro períodos de ciclo y cuatro proporciones de período de luz: oscuridad. En ciclos cortos que terminaron antes LHY podría expresarse, el reloj solar predijo correctamente el tiempo zeitgeber de su expresión en el siguiente ciclo.
La regulación de las fases de los genes por el reloj solar permite que la planta diga la hora, por lo que se regula una gran cantidad de genes. Esto facilita el inicio de la expresión génica incluso antes de la llegada del amanecer, el atardecer o el mediodía, lo que permite a la planta 'anticiparse' al amanecer, al anochecer o al mediodía respectivamente, independientemente del fotoperíodo.
