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Estudio: la luz fluorescente aclara la relación entre el estrés por calor y el rendimiento de los cultivos

Estudio: la luz fluorescente aclara la relación entre el estrés por calor y el rendimiento de los cultivos
Ilustración que muestra (a) la configuración experimental y las fotos de la medición de campo (b) un investigador que usa un sistema de espectroscopía y (c) el sistema de cámara de dosel. Crédito: Hyungsuk Kimm

Los científicos informan que es posible detectar y predecir el daño por calor en los cultivos midiendo la firma de luz fluorescente de las hojas de las plantas que experimentan estrés por calor. 


por Lois Yoksoulian, Universidad de Illinois en Urbana-Champaign


Si se recolecta por satélite, esta señal fluorescente podría respaldar un monitoreo generalizado del crecimiento y el rendimiento de los cultivos bajo el estrés por calor del cambio climático, dicen los investigadores.

Su estudio mide la fluorescencia de la clorofila inducida por el sol, o SIF, para monitorear la salud fotosintética de una planta y establecer una conexión entre el estrés por calor y el rendimiento del cultivo. Los hallazgos se publican en la revista Global Change Biology .

La fluorescencia de la clorofila inducida por el sol ocurre cuando una porción de energía fotosintética, en forma de luz infrarroja cercana , es emitida por las hojas de las plantas, dijeron los investigadores.

«Existe un vínculo entre la fluorescencia de la clorofila inducida por el sol y la tasa de fotosíntesis en las plantas ; sin embargo, no estaba claro si la detección de SIF podría medir las respuestas fisiológicas en plantas sometidas a estrés por calor», dijo el autor principal Hyungsuk Kimm, graduado en ciencias naturales y ambientales. estudiante de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign. «Cuando la soja está expuesta a estrés por altas temperaturas, por ejemplo, no muestra ningún cambio distintivo en la estructura del dosel, y las señales de detección remota convencionales no proporcionan firmas espectrales consecuentes claras».

Para aclarar el vínculo entre el SIF y el rendimiento de los cultivos, los investigadores utilizaron un sistema de detección hiperespectral para medir el SIF por encima de los cultivos de soja en las parcelas experimentales de mejoramiento controlado por aire libre de temperatura de la U. de I. en el centro de Illinois. La configuración monitoreó los cambios en la fluorescencia de la clorofila de las copas de las hojas de la soja en un ambiente controlado utilizando lámparas infrarrojas para elevar las temperaturas 1,5, 3,0, 4,5 y 6,0 grados Celsius por encima de la temperatura ambiente de la copa del cultivo, informa el estudio.

«Esta configuración experimental, y es un gran gradiente de temperatura, es la primera de su tipo», dijo el coautor Carl Bernacchi, profesor de biología vegetal y ciencias de los cultivos e investigador científico del Servicio de Investigación Agrícola del Departamento de Agricultura de EE. UU. En la U. de I.

«Encontramos que la fluorescencia inducida por el sol responde a los aumentos de temperatura y se corresponde con menos hojas de soja y de menor calidad», dijo el profesor de ciencias naturales y de recursos y ambientales Kaiyu Guan, quien dirigió el estudio. «También encontramos que el estrés por calor tiene un gran impacto en la soja durante sus etapas reproductivas cuando las plantas están produciendo granos, lo que finalmente afecta el tamaño y la cantidad de la soja resultante».

Este estudio establece una correlación entre el estrés por calor , SIF y la calidad del grano y aclara cómo el estrés por calor afecta el rendimiento fotosintético y el rendimiento del cultivo.

«La técnica puede proporcionar una herramienta para que los fitomejoradores identifiquen cultivos más resistentes al calor y ayuden a los agricultores a seleccionar los mejores cultivos para cultivar en el cinturón de maíz de EE. UU. A medida que aumentan las temperaturas, como lo predicen muchos modelos climáticos», dijo la coautora Lisa Ainsworth, una profesor de biología vegetal y científico del Departamento de Agricultura de EE. UU. en Illinois.



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