Las hojas de vid, como todas las demás plantas, tienen la notable capacidad de adaptarse a su entorno, especialmente cuando se trata de exposición a la luz. Los investigadores ahora han obtenido una visión más profunda de la anatomía de las hojas de vid y cómo responden a diferentes condiciones de luz. Este conocimiento podría ser útil para la gestión de viñedos y la optimización de la producción de uva.
El estudio, realizado por Guillaume Théroux-Rancourt y colegas, se centró en las hojas de dos cultivares de vid (Vitis vinifera L.), Cabernet Sauvignon y Blaufränkisch. Los investigadores cultivaron estos cultivares en condiciones de luz alta y baja y luego analizaron las estructuras de sus hojas mediante tomografía microcomputadora (micro-CT) y midieron su intercambio de gases.
Los botánicos descubrieron que las hojas que crecían en condiciones de mucha luz eran más gruesas y menos porosas que las que crecían en condiciones de poca luz. Los investigadores descubrieron que estos rasgos casi podrían explicar las diferencias en el área superficial del mesófilo disponible para la difusión por área foliar (Sm, LA), que es una característica clave que hoja de enlaces estructura a su función. Esto es particularmente importante para la fotosíntesis, el proceso por el cual las plantas convierten la energía de la luz en energía química para alimentar su crecimiento.
Para comprender mejor la relación entre la estructura y la función de la hoja, los investigadores introdujeron un nuevo concepto llamado "vaporización estomática". Este término describe la unidad de espacio aéreo intercelular más estrechamente conectada a un solo estoma, una abertura microscópica en la superficie de la hoja que permite el intercambio de gases. Al analizar la vía de los estomas a la superficie difusiva, los investigadores pudieron investigar cómo las diferentes estructuras de las hojas afectan la eficiencia de la fotosíntesis. En su artículo, Théroux-Rancourt y sus colegas escriben:
Nuestro análisis de las características del espacio aéreo proporciona una base para la abstracción dimensional comúnmente utilizada cuando se pasa de una estructura de hoja inherentemente 3D a un modelo de resistencia 1D. Después de entrar en el poro estomático, el CO2 el flujo necesita extenderse sobre un volumen de aire intracelular cada vez mayor, antes de disolverse en agua apoplástica y difundirse hacia los cloroplastos. Pickard (1981) describió esto utilizando un modelo con dominios hemisféricos concéntricos (la cavidad estomática, el mesófilo poroso) que se mapea aproximadamente en nuestra cuenca de vapor estomática. La cuenca de vapor se convierte así en una unidad útil para los modelos numéricos que analizan el CO2 difusión en una estructura de hoja realista (Ho et al. 2016).
Théroux-Rancourt et al. 2023
El estudio encontró que las hojas de sol tienen una S más grandem, LA, que es beneficioso para la fotosíntesis en condiciones de mucha luz. Además, los investigadores encontraron que la forma de las células del mesófilo, que son responsables de la fotosíntesis, cambiaba en respuesta a las condiciones de luz. En las hojas de sol, estas células eran más alargadas y cilíndricas, mientras que en las hojas de sombra tenían una forma más parecida a un embudo.
Un aplicación práctica de esta investigación podría estar en manejo de sombra en viñedos. Théroux-Rancourt y sus colegas escriben:
La sombra en los viñedos se produce por múltiples causas: sombra natural debido a los sistemas de conducción, posicionamiento de los brotes o copas densas (hojas que dan sombra a las hojas), pero también mediante el uso de redes de protección (por ejemplo, contra el granizo o las aves) o redes de sombra contra el estrés por calor excesivo . Dependiendo de las condiciones de crecimiento o los genotipos bajo consideración, pueden existir diferentes estrategias para mantener el balance de carbono de toda la planta bajo disponibilidad de luz contrastante.
Théroux-Rancourt et al. 2023
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Guillaume Théroux-Rancourt, José Carlos Herrera, Klara Voggeneder, Federica De Berardinis, Natascha Luijken, Laura Nocker, Tadeja Savi, Susanne Scheffknecht, Moritz Schneck, Danny Tholen, El análisis de la anatomía en tres dimensiones revela las diferencias en el área de difusión del mesófilo entre el sol y la sombra Vitis vinifera hojas, AoB PLANTS, Volumen 15, Número 2, febrero de 2023, plad001, https://doi.org/10.1093/aobpla/plad001
