A medida que aumentan las temperaturas globales, las olas de calor se vuelven más frecuentes e intensas, lo que representa una grave amenaza para la naturaleza. Si bien se ha prestado mucha atención a cómo estas temperaturas extremas afectan la vida humana y animal, se ha considerado menos el impacto en las plantas. Sin embargo, un nuevo estudio publicado recientemente en AoB PLANTS encontrado que El aumento de las temperaturas supone un grave riesgo para las plantas con flores..
La reproducción en las plantas con flores es un proceso delicado que implica la sincronización y el funcionamiento precisos de los órganos florales y los gametos (espermatozoides y óvulos). Cuando aumentan las temperaturas, este sistema tan bien ajustado comienza a descomponerse. Las etapas más vulnerables incluyen el desarrollo del polen, la germinación del polen y el crecimiento del tubo polínico que transporta el espermatozoide hasta el óvulo.
Investigaciones anteriores han demostrado que el calor puede dañar estas etapas sensibles, pero ¿cómo afecta exactamente al éxito general de la reproducción de las plantas? ¿Y afecta de forma diferente a la polinización cruzada y a la autopolinización? Estas preguntas son fundamentales para comprender el impacto total del calor en las poblaciones de plantas, tanto silvestres como cultivadas.
Para explorar estas cuestiones, el equipo de investigación de la Universidad de California investigó primero cómo el calor extremo afecta el crecimiento del tubo polínico y la formación de semillas, dos componentes esenciales para una reproducción exitosa de las plantas. Expusieron las flores en desarrollo a temperaturas normales de 25 °C durante el día y 20 °C por la noche, o a una ola de calor simulada con días de 35 °C y noches de 20 °C.
Después de los tratamientos térmicos, los investigadores polinizaron manualmente las flores con polen cruzado o propio derivado de plantas expuestas a las mismas condiciones de temperatura. Este enfoque les permitió determinar no solo los efectos directos del calor en el crecimiento del tubo polínico, sino también cualquier efecto interactivo que pudiera surgir de la combinación de calor y el tipo de polen utilizado.
En condiciones de control más frías, la tasa de supervivencia de los tubos polínicos de polen propio fue aproximadamente un 27% menor que la del polen de polinización cruzada. Sin embargo, el verdadero impacto llegó con las flores tratadas con calor. La tasa de supervivencia de los tubos polínicos se redujo en un 71% en las flores de polinización cruzada y en un 77% en las de polinización automática, en comparación con sus grupos de control. Curiosamente, no hubo una diferencia significativa entre la supervivencia de los tubos polínicos entre las flores tratadas con calor, de polinización cruzada y de polinización automática, lo que sugiere que el calor extremo puede dañar de manera similar la viabilidad y la función de ambos tipos de polen.
El estudio no se detuvo en la supervivencia del tubo polínico. Los investigadores también analizaron la producción de semillas (la cantidad de semillas producidas después de la polinización) como una medida del éxito reproductivo. En este caso, el impacto del calor fue aún más pronunciado. El calor extremo redujo la producción de semillas en un 87 %, independientemente de si el polen provenía de polinización cruzada o autopolinización. Esta reducción sugiere que las olas de calor podrían causar un fracaso reproductivo generalizado en las plantas con flores, lo que podría provocar graves impactos en las poblaciones de plantas y en ecosistemas enteros.
Además de reducir la producción de semillas, el calor extremo también afectó la producción de polen durante el desarrollo de las flores. Las anteras de las flores tratadas con calor produjeron aproximadamente un 20% menos de polen que las de las flores mantenidas a temperaturas controladas. Esta reducción en la cantidad de polen, combinada con la menor viabilidad del polen que se produce, sugiere que las plantas que se desarrollan en condiciones de ola de calor enfrentan una doble amenaza: menos granos de polen y polen menos vigoroso.
Nuestros resultados demuestran que el calor puede aumentar considerablemente el riesgo de limitación del polen a través de sus efectos sobre el polen en múltiples etapas del proceso de polinización (producción de polen, supervivencia del tubo polínico y formación de semillas). Como habíamos previsto, el calor redujo el vigor del polen y el crecimiento del tubo polínico, reduciendo la cantidad de tubos polínicos que llegaron a la base del estilo.
El impacto de estos hallazgos es bastante significativo. En el caso de las especies de plantas silvestres, las olas de calor podrían restringir gravemente el apareamiento y la reproducción, reduciendo la diversidad genética y limitando la capacidad de las poblaciones para adaptarse a entornos cambiantes. En los sistemas agrícolas, las consecuencias podrían ser igualmente graves. Muchos cultivos dependen de una polinización exitosa para producir los frutos y las semillas que comemos. Si el polen escasea o pierde eficacia, podría provocar una reducción de la producción de los cultivos, lo que pondría en peligro la seguridad alimentaria.
A medida que el cambio climático continúa, es probable que las olas de calor se vuelvan más frecuentes e intensas. Este estudio destaca la importancia de comprender y abordar los efectos del calor extremo en la reproducción de las plantas. Si no tomamos medidas, los paisajes naturales y agrícolas de los que dependemos podrían verse alterados drásticamente por los impactos invisibles pero significativos del calor en la reproducción de las plantas con flores.
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Rosenberger NM, Hemberger JA y Williams NM (2024) “Las olas de calor exacerban la limitación del polen mediante reducciones en la producción y el vigor del polen” AoB PLANTS. https://doi.org/10.1093/aobpla/plae045
