Iluminando la dinámica del agua en las plantas: el papel de la luz en la regulación hidráulica de las hojas.


Un estudio reciente dirigido por el Prof. Menachem Moshelion de la Facultad de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente Robert H. Smith de la Universidad Hebrea, junto con el Dr. Yael Grunwald y el Dr. Adi Yaara del mismo instituto, ha revelado la intrincada relación entre la luz Se han revelado las condiciones climáticas, particularmente la relación de luz azul (BL) a luz roja (RL) y la conductancia hidráulica de las hojas (Kleaf) en varias áreas del dosel.


por la Universidad Hebrea de Jerusalén


Optimizar la hidratación de las hojas mejora potencialmente las prácticas agrícolas
Influencia de la luz en las propiedades iónico-osmohidráulicas de las plantas y la homeostasis del agua. El impacto del espectro luminoso completo sobre el transporte de iones y agua de las plantas es ampliamente reconocido. El espectro de luz afecta la conductancia hidráulica en múltiples niveles, desde células individuales hasta todo el organismo. El lado izquierdo de los paneles a-c (fondo sombreado en azul) describe los procesos que ocurren cuando una planta se expone tanto a la luz roja (RL) como a la luz azul (BL), iniciando la vía de transducción de señales de luz azul (BLSTP), que es crucial. para regular la permeabilidad al agua dentro de (a) células de la vaina del haz vascular (BSC). En estas células, la BL es detectada por las fototropinas PHOT1 y PHOT2, mediadas por la quinasa BLUS1. Esta activación desencadena la bomba de protones H + ATPasa-AHA2, lo que provoca la hiperpolarización de las membranas plasmáticas de las BSC y la acidificación (pH c . 5,6) de la savia del xilema. Como resultado, aumentan el coeficiente de permeabilidad osmótica de la membrana de las BSC ( f ) y la conductancia hidráulica radial de la hoja (b) ( hoja ). (c) Se encuentra un BLSTP similar en las células protectoras (GC), en las que la hiperpolarización de la membrana y la acidificación apoplásica conducen a la acumulación de iones y agua, lo que hace que los estomas se abran aumentando la conductancia estomática ( s ). Esto, junto con la hoja K , favorece altas tasas de transpiración. A pesar de la menor proporción de BL (en comparación con RL) en la luz solar total, su impacto en la hidráulica de la planta es significativo. En ausencia de BL, descrita en el lado derecho de los paneles a-c (fondo rojo), se observan despolarización y alcalinización apoplásica tanto en BSC como en GC, lo que lleva a una disminución de f y en la hoja , así como a un cierre de estomas y una transpiración reducida. , pero con un menor impacto de reducción en la fotosíntesis de las hojas. A nivel de toda la planta (d), BL (áreas en la figura con fondo azul) contribuye al mayor transporte de agua hacia los bordes del dosel, donde la temperatura y el déficit de presión de vapor (VPD) son significativamente mayores. Este mecanismo permite un mayor aporte del agua imprescindible para los procesos de transpiración y enfriamiento de estas zonas. Las hojas sombreadas (fondo rojo) reciben considerablemente menos BL. Sin embargo, dado que esas hojas transpiran menos y están expuestas a menos calor y VPD, la presencia reducida de BL mejora su eficiencia en el uso del agua (WUE). Tenga en cuenta que las áreas de fondo rojo de la figura están sombreadas en rojo con fines ilustrativos, pero el espectro de luz que llega a la planta normalmente incluiría otras longitudes de onda, como el rojo lejano y el verde, así como proporciones BL: RL más bajas como se describió anteriormente. . CréditoNuevo fitólogo (2023). DOI: 10.1111/nph.19497

La cubierta vegetal, esencialmente la capa superior de vegetación de una planta, desempeña un papel crucial en la interceptación de la luz y la fotosíntesis, actuando como conexión vital entre las plantas y su entorno. Está fuertemente influenciado por factores como la intensidad y la calidad de la luz, lo que afecta profundamente la fotosíntesis, un proceso fundamental en el crecimiento de las plantas.

Esta investigación revela cómo estas variaciones de luz impactan todos los aspectos de la conductancia hidráulica y del gas de la planta. Este estudio se centra en cómo el equilibrio de la luz azul y roja en estas áreas brillantes ayuda a controlar el flujo de agua dentro de las hojas de las plantas. Lo hace afectando la permeabilidad al agua de las células cercanas al tejido vascular de la planta (el sistema de transporte de agua de la planta), que satisface la gran demanda de agua.

Por otro lado, en zonas de sombra, donde hay menos luz, las plantas tienen menores necesidades de agua. Estas hojas sombreadas son más eficientes en el uso del agua porque pierden menos agua a través de la transpiración y aún apoyan la fotosíntesis (un proceso fundamental) para el crecimiento de las plantas debido a la presencia de luz roja.

Esta investigación explora los intrincados mecanismos a través de los cuales las plantas se adaptan a diversos entornos, ofreciendo conocimientos cruciales para optimizar los enfoques agrícolas, especialmente en regiones donde la gestión del agua es fundamental, y profundizando nuestra comprensión de la fisiología vegetal.

Por el contrario, las áreas sombreadas del interior del dosel experimentan una menor intensidad de luz, una menor demanda de agua y una disminución del transporte de agua de las hojas debido a una menor intensidad e inducción de BL. Curiosamente, a pesar de estas diferencias, las hojas sombreadas exhiben una mayor eficiencia en el uso del agua en comparación con sus contrapartes en el dosel superior. Esta mayor eficiencia se atribuye a la disminución de los requisitos de transpiración y enfriamiento en las áreas sombreadas, mientras que la presencia de RL favorece la fotosíntesis.

El estudio arroja luz sobre la interacción dinámica entre las condiciones de luz , las demandas de agua y la conductancia hidráulica dentro de diferentes regiones del dosel, ofreciendo información valiosa sobre las estrategias adaptativas que emplean las plantas para prosperar en diferentes entornos.

Los hallazgos de esta investigación no solo contribuyen a nuestra comprensión de la fisiología vegetal, sino que también tienen aplicaciones potenciales para optimizar las prácticas agrícolas, especialmente en áreas donde la gestión del agua es crucial para la productividad de los cultivos.

El estudio se publica en la revista New Phytologist .

Más información: Yael Grunwald et al, Iluminando la dinámica del agua de las plantas: el papel de la luz en la regulación hidráulica de las hojas, New Phytologist (2023). DOI: 10.1111/nph.19497