Las plantas pueden respirar, o al menos respirar, de diferentes maneras. Existen ventajas y desventajas en los diferentes métodos. Pero ¿Cómo cambia una planta de un método a otro? Katherine Heyduk y sus colegas han descubierto con la ayuda de yuca gloriosa, un híbrido encontrado en el sureste de los EE. UU. que cambia entre dos métodos diferentes.

Por lo general, una planta utiliza un proceso llamado C₃ fotosíntesis para convertir el dióxido de carbono y el agua en glucosa. Por lo general, funciona bastante bien, pero en climas más cálidos y secos, en lugar de capturar dióxido de carbono, la planta captura oxígeno y termina perdiendo energía. La fotosíntesis CAM es un método que utilizan algunas plantas para recolectar dióxido de carbono durante la noche y almacenarlo temporalmente como ácido. Durante el día, los estomas se cierran para evitar la pérdida de agua y el ácido se convierte de nuevo en dióxido de carbono y se envía a los cloroplastos para convertirse en glucosa.

La fotosíntesis CAM puede ayudar a conservar agua en una planta, ya que cierra los estomas de la planta durante el calor del día, lo que reduce la pérdida de agua. Sin embargo, tiene inconvenientes, ya que utiliza energía para transportar las moléculas de carbono alrededor de la hoja. Pero una planta no tiene que elegir usar solo un método u otro, escriben Heyduk y sus colegas. “Dado que todas las plantas CAM retienen y usan todo el C₃ maquinaria, muchas especies fijan carbono a través de una mezcla de ambas vías. Las plantas CAM fuertes usan CAM para la gran mayoría de su absorción de carbono, mientras que C₃Las especies +CAM utilizan una combinación de ambas vías para fijar el CO₂… Además, las plantas pueden variar no solo en su capacidad para usar CAM, sino también en el grado en que CAM puede modularse bajo estrés abiótico”.

Sin embargo, C₃ y CAM tienen diferentes formas de trabajar, entonces, ¿cómo se refleja esto en la anatomía de la planta? El equipo examinó yuca gloriosa, Daga española, un cruce salvaje entre Y. aloifolia, una especie CAM y Y filamentosa, una C₃ especies. Puedes encontrarlo creciendo en una franja estrecha cerca de la costa entre Florida y Virginia. Útilmente, es feliz usando ambos métodos de fotosíntesis. Lo que los científicos querían saber era si había variación genética en la forma en que las plantas usaban la fotosíntesis CAM. Si la hubo, ¿hubo también una diferencia anatómica correspondiente?

El experimento comenzó recolectando plantas entre Florida y Virginia como ramets, retoños de una planta. Fueron llevados a la Universidad de Georgia y cultivados en el mismo invernadero. Después de seis meses, una vez que el equipo estuvo seguro de que las plantas estaban creciendo correctamente, comenzaron a dividirlas en grupos para experimentar la respuesta a la sequía.

Lo que encontraron fue que la fotosíntesis CAM se regulaba al alza en la sequía, pero los genes de la planta tenían una influencia en qué tan bien podían hacerlo. Pero no había una simple historia de diferencia genética.

“Medidas fisiológicas y anatómicas detalladas en Y gloriosa han revelado la variación entre genotipos en los fenotipos CAM, y que los rasgos anatómicos y fisiológicos muestran una falta de correlación dentro Y gloriosa”, escriben Heyduk y sus colegas. “Bajo estrés por sequía, los niveles de CO durante el día₂ la asimilación fue impulsada en gran medida por el medio ambiente, es decir, el contenido de humedad del suelo, mientras que el CO nocturno₂ las tasas de asimilación y la acumulación de ácido fueron influenciadas por una combinación de efectos genotípicos y ambientales. Nuestros resultados revelan un continuo de rasgos fotosintéticos a través Y gloriosa genotipos, incluida la variación en la respuesta a la sequía. Las medidas anatómicas no fueron en gran medida predictivas de los rasgos fisiológicos dentro de Y gloriosa."

“Por el contrario, el tamaño de las células, el IAS [espacio aéreo intercelular] y el grosor de las hojas predijeron el CO nocturno₂ captación en comparaciones entre especies. Estas observaciones sugieren que las características anatómicas pueden desvincularse de la fisiología fotosintética de CAM dentro de las especies híbridas homoploides. Y gloriosa."

“La falta de correlación dentro del intermedio Y gloriosa sugiere que la trayectoria evolutiva a CAM desde C3 pasa por una etapa en la que son viables muchas combinaciones de rasgos de fisiología anatómica y fotosintética".