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Esse mecanismo interno independente, regulado pela percepção de luz e capaz de coordenar as atividades do organismo a depender das horas é chamado de relógio biológico, ou ciclo circadiano, e está presente na maioria dos seres vivos. Nós humanos, por exemplo, quando enxergamos menos luz e passamos a ter sono, trata-se de um comando no nosso relógio interno de que é hora de dormir, dando ritmo a nós em sincronia com a rotação da Terra. Com as plantas, esse ritmo coordena a fotossíntese, por exemplo, a ponto de antecipar acontecimentos; elas prevêem o amanhecer e se prepararam para esse processo, que utiliza a energia luminosa para produzir açúcares vitais para a sua sobrevivência.

O relógio biológico é essencial para as plantas e, embora não se saiba exatamente como ele funciona, a periodicidade do mecanismo está relacionada à expressão gênica de proteínas, responsáveis por estimular genes diurnos ou noturnos do metabolismo vegetal. Entre os genes circadianos estão o LHY, que é transcrito ao amanhecer e diminui ao anoitecer, período este em que é expresso o TOC1, que retoma o ciclo.  Estudos com a Arabidopsis thaliana, planta da família da couve e da mostarda, mostram que essa complexa rede de genes oscilantes pode influenciar na forma como a planta fixa carbono e utiliza água, alterando sua produtividade. 

“Fizemos uma revisão na literatura para ver como poderíamos usar o conhecimento sobre os relógios biológicos na agricultura. Compilamos evidências de que, ao se considerar os ritmos das plantas, podemos aumentar a produtividade, a sustentabilidade ou o valor agregado da nossa produção agrícola”, afirma Carlos Hotta em entrevista ao Jornal da USP sobre a revisão publicada no Journal of Experimental Botany.

Com a cana-de-açúcar, experimentos mostraram que mais de 30% dos genes transcritos são regulados pelo ciclo circadiano. Isso motivou os pesquisadores a analisar geneticamente o relógio biológico da cana, também pela sua alta importância agronômica. 

Plantas de um grupo com nove meses e outro mais jovem de quatro meses foram colhidas e analisadas a cada duas horas, durante 26 horas. Entre os resultados, o dado de destaque mostrou um atraso no pico de expressão do gene LHY e, consequentemente, de produção de metabólitos nas plantas mais velhas em relação às mais jovens. A hipótese era de que o autosombrenamento das plantas de nove meses gerava o atraso da detecção da luz do amanhecer. 

Ao analisar a expressão dos genes das canas localizadas na parte leste da lavoura da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) – Campus Araras, que recebe a luz solar antes da parte oeste, parte também analisada, foi constatado o atraso na expressão de LHY das plantas da parte oeste em comparação com as do leste.