Una nueva investigación realizada por Madeline Carins-Murphy y sus colegas ha revelado cómo la combinación de olas de calor y sequía puede causar daños rápidos e irreversibles a las flores, limitando la reproducción en las plantas. Los científicos descubrieron que el calor extremo desencadena la formación de bolsas de aire similares a burbujas llamadas embolias que bloquean el sistema de transporte de agua de la planta, lo que provoca fallas hidráulicas cuando la humedad del suelo es baja. Es de vital importancia ya que las embolias desactivan las vías que suministran agua a las flores, lo que lleva a una rápida desecación y muerte de las flores. Estos hallazgos explican por qué el calor y la sequía juntos tienen un impacto especialmente severo en el rendimiento de los cultivos y la reproducción de las plantas en todo el mundo.
Los investigadores estudiaron las flores de la margarita de piretro, que se cultivan para la producción de insecticidas. Encontraron varios factores sorprendentes que hacen que las flores sean más vulnerables que las hojas a fallas hidráulicas durante las olas de calor.
Las flores de Pyrethrum tienen tasas mucho más altas de transpiración residual que las hojas cuando los estomas, el respiración de la planta agujeros, están cerrados. La transpiración es la pérdida de vapor de agua de tejidos vegetales. La transpiración residual se refiere al movimiento del agua a través de los pétalos después de que los estomas se cierran en respuesta a la sequía. Este perdida de agua es típicamente una adaptación a las flores frías. Pero durante las olas de calor, acelera la deshidratación.
El modelado mostró que el suelo solo necesita estar levemente seco para que el calor active el sistema hidráulico completo. falla en los tallos de las flores. Las hojas no se vieron afectadas incluso con un secado sustancial del suelo.
Los científicos descubrieron que el inicio de la falla hidráulica en las flores coincidía con la superación de un umbral teórico para la cavitación fuera de control. La cavitación se refiere a la formación de embolias. La cavitación fuera de control es un bucle de retroalimentación descontrolado en el que las embolias crecientes crean más embolias a medida que aumenta la tensión del agua. Este proceso descontrolado en los tallos de las flores corta el suministro de agua, secando rápidamente las flores.
Carins-Murphy y sus colegas descubrieron cuán crítica era el agua para la supervivencia de las flores al examinar qué tan bien las flores toleraban el calor. Descubrieron que la exposición directa al calor no dañó las flores bien regadas, lo que demuestra que la mortalidad de las flores estaba relacionada con la deshidratación y no con el daño térmico.
Si bien podemos pensar que las flores son bonitas y atraen a los polinizadores, son un órgano crucial para la reproducción de las plantas. Son las flores fertilizadas las que crean las semillas y los frutos que forman muchos de nuestros cultivos. entender por qué las flores pueden ser más sensibles a las condiciones de sequía podrían ayudar a mejorar la cosecha rendimientos en veranos más secos. Carins-Murphy y sus colegas descubrieron que esta sensibilidad se debía a la cavitación desbocada en las flores, y esto podría tener graves consecuencias para los cultivos. Escriben:
Las predicciones teóricas y los datos empíricos indican que la cavitación desbocada en el tallo floral de las plantas de piretro con estrés hídrico leve durante el calor transitorio indujo una rápida disminución del potencial hídrico que resultó en la desecación letal de las flores. La validación del papel de este proceso durante el daño inducido por el calor en las flores y, por extensión, las pérdidas de rendimiento y las fallas reproductivas, destaca la importancia de incorporar la cavitación fuera de control en el modelado basado en procesos para comprender el impacto de las condiciones cálidas y secas en cultivos y plantas naturales. sistemas de plantas Con el aumento de las temperaturas globales y los cambios en los patrones de lluvia (IPCC 2014), obtener una mayor comprensión de los impactos del estrés combinado por calor y sequía en la reproducción de las plantas es de suma urgencia. Es probable que la respuesta de la mortalidad de las flores de piretro a estos estreses refleje una respuesta más general de las plantas perennes para promover la supervivencia a largo plazo de los tejidos vegetativos; sin embargo, esto queda por probar. Si existen puntos en común, entonces la concurrencia cada vez más frecuente de clima cálido y seco con la floración (Hedhly et al. 2009) tendrá un impacto negativo sustancial en la producción de cultivos, la persistencia de las especies y la función del ecosistema.
Carins-Murphy et al. 2023.
LEA EL ARTÍCULO:
Carins-Murphy, MR, Cochard, H., Deans, RM, Gracie, AJ y Brodribb, TJ (2023) “El estrés combinado de calor y agua provoca fallas locales del xilema y daño tisular en las flores de piretro., " Fisiología de las plantas, pag. kiad349. Disponible en: https://doi.org/10.1093/plphys/kiad349.
Imagen de portada: Pyrethrum por Canva.
