Respuestas de germinación a humo-agua, KAR1 y gliceronitrilo
Respuestas de germinación a humo-agua, KAR1 y gliceronitrilo

Algunas plantas viven en ambientes donde el fuego es un enemigo frecuente para la supervivencia. A menos que seas lo suficientemente grande como para superar el riesgo de incendio con una corteza dura como Sequoia, la respuesta obvia es permanecer inactiva en el suelo hasta que el fuego haya pasado, dejando muchos nutrientes agradables disponibles para la germinación de las semillas. Pero si está enterrado en el suelo, necesita saber cuándo llega el momento de la germinación antes de que las especies que son más rápidas lo superen.

En 1990, de Lange y Boucher informaron sobre el descubrimiento histórico de que el humo de aerosol y el agua de humo acuoso podrían promover la germinación de Audouinia capitata, una rara especie sudafricana. Posteriormente, se ha demostrado que el humo promueve la germinación de muchas otras especies, muchas de las cuales antes eran difíciles de germinar. La germinación estimulada por humo tiene amplias implicaciones para la horticultura, el control de malezas, la conservación y la restauración del hábitat. Gran parte del esfuerzo se ha centrado en determinar la(s) sustancia(s) química(s) en el humo responsable de estimular la germinación.

Karrikinolide (KAR1, o 3-methyl-2H-furo[2,3-c]pyran-2-one si lo prefiere) alguna vez fue considerado por algunos como el único químico responsable de toda la germinación estimulada por el humo. Tersonia cyathiflora, un fuego efímero australiano con un requisito obligatorio para que el humo germine, no responde a los químicos de humo conocidos como KAR1. La mayoría de las especies relacionadas son efímeros de incendios que germinan predominantemente después de un incendio, a menudo en grandes cantidades, y viven solo unos pocos años, y luego persisten como semillas en el banco de semillas del suelo hasta un incendio posterior. Además de T. cyathiflora, otros fuegos efímeros en el girostemonáceas, incluyendo Racemiger Gyrostemon y G. ramulosus, germinan en respuesta al humo después de un período de entierro. Sin embargo, la respuesta de girostemon las semillas para KAR1 aún no se habían probado previamente. Estimulación de la germinación de T. cyathiflora por agua de humo derivada de plantas, pero no KAR1, sugiere que puede haber otras sustancias químicas en agua de humo que promuevan la germinación de ciertas especies. El gliceronitrilo (2,3-dihidroxipropanonitrilo) se aisló recientemente del agua de humo y estimula la germinación de varias especies, incluidas varias Anigozantos spp. que tampoco responden a KAR1. Este químico contiene nitrógeno además de carbono, hidrógeno y oxígeno, y se propone operar a través de la liberación de cianuro.

Una nueva investigación publicada en Annals of Botany probó si las semillas de Racemiger Gyrostemon y G. ramulosus responder a humo-agua derivado de plantas y/o KAR1; y, en segundo lugar, si las semillas de G. racemiger fueron estimuladas para germinar con gliceronitrilo u óxidos de nitrógeno. Los resultados muestran que estas especies responden al humo-agua pero no al KAR1 ni al gliceronitrilo. Sin embargo, hacer agua de humo quemando solo celulosa mostró que la germinación es estimulada por un compuesto compuesto solo de carbono, hidrógeno y oxígeno. Se ha debatido si la respuesta de germinación estimulada por el humo es un rasgo antiguo o ha surgido de una evolución convergente. Tanto la capacidad de respuesta del humo como la de KAR1 están filogenéticamente extendidas, lo que respalda en cierta medida que se trata de un rasgo antiguo.

Comparación de las respuestas de germinación de Anigozanthos flavidus (Haemodoraceae), Gyrostemon racemiger y Gyrostemon ramulosus (Gyrostemonaceae) al agua de humo y los compuestos derivados del humo karrikinolide (KAR1) y gliceronitrilo. (2013) Annals of Botany 111 (3): 489 497-.
Resumen
Una de las principales sustancias químicas que promueven la germinación en el agua con humo es la 3-metil-2H-furo[2,3-c]piran-2-ona (karrikinolida, KAR1). Sin embargo, no todas las especies que germinan en respuesta a humo-agua responden a KAR1, como Tersonia cyathiflora (girostemonáceas). En este estudio, se hizo una prueba de si dos girostemon especies (girostemonáceas) que previamente se ha demostrado que responden a humo-agua, responden a KAR1. Si no, entonces el químico derivado del humo que estimula la germinación de estas especies es actualmente desconocido. Recientemente, el gliceronitrilo se aisló del agua de humo y promovió la germinación de ciertos Anigozantos especies (Haemodoráceas). Si este químico promueve Racemiger Gyrostemon también se examina la germinación. Además, se investigó si estas especies germinan en respuesta al humo-agua derivado de la quema de celulosa sola. Racemiger Gyrostemon y G. ramulosus las semillas se enterraron después de la recolección y se recuperaron en otoño del año siguiente cuando se alivió la latencia y las semillas se volvieron sensibles al agua y el humo. Anigozanthos flavidus las semillas se maduraron posteriormente a 35 °C para aliviar la latencia. girostemon y Anigozantos Luego, las semillas se probaron con agua de humo 'Seed Starter', KAR1, gliceronitrilo y agua de humo derivada de celulosa. A pesar de Racemiger Gyrostemon, G. ramulosus y A. flavidus fueron todos estimulados para germinar por el humo-agua 'Seed Starter', ninguna de estas especies respondió a KAR1. Racemiger Gyrostemon la germinación no fue promovida por el gliceronitrilo. Esto es en contraste con A. flavidus, donde el gliceronitrilo, en concentraciones de 1–500 µM, promovió la germinación, aunque el crecimiento de las plántulas se inhibió a ≥400 µM. Máximo A. flavidus la germinación se produjo a concentraciones de gliceronitrilo de 25–300 µM. Alguno girostemon la germinación fue promovida por agua-humo derivada de celulosa. KAR1 y gliceronitrilo, sustancias químicas en el agua de humo que se sabe que estimulan la germinación en otras especies, no promovieron la germinación de G. racemiger. Esto sugiere que otros productos químicos que promueven la germinación están presentes en el humo y pueden derivarse de la quema de celulosa sola.

Relacionados: