Cuando el agua es escasa, las plantas pueden cerrar sus poros para evitar perder demasiada agua. Esto les permite sobrevivir incluso períodos más largos de sequía, pero con la mayoría de los poros cerrados, la absorción de dióxido de carbono también es limitada, lo que perjudica el rendimiento fotosintético yasí crecimiento y rendimiento de la planta.
La planta realiza un acto de equilibrio - navegando entre secarse y morir de hambre en condiciones secas - a través de una elaborada red de sensores. Un equipo internacional de científicos de plantas dirigido por Rainer Hedrich, un biofísico de Julius-Maximilians-Universität JMU Würzburgen Baviera, Alemania, ahora ha identificado estos sensores. Los resultados han sido publicados en la revista Plantas naturales .
Las microválvulas controlan la fotosíntesis y el suministro de agua
Cuando la luz es abundante, las plantas abren los poros de sus hojas para absorber dióxido de carbono CO 2 que luego convierten en carbohidratos en un proceso llamado fotosíntesis.Al mismo tiempo, escapa cien veces más agua a través de las microválvulas que el dióxido de carbono.
Esto no es un problema cuando hay suficiente agua disponible, pero cuando los suelos se resecan a mediados del verano, la planta necesita cambiar al modo ecológico para ahorrar agua. Luego, las plantas solo abrirán sus poros para realizar la fotosíntesis duranteel tiempo que sea necesario para sobrevivir apenas. La apertura y el cierre de los poros se logran a través de células de protección especializadas que rodean cada poro en pares. Las unidades compuestas de poros y células de protección se denominan estomas.
Las celdas de guardia tienen sensores para CO 2 y ABA
Las celdas protectoras deben poder medir la fotosíntesis y el suministro de agua para responder adecuadamente a las condiciones ambientales cambiantes. Para este propósito, tienen un receptor para medir el CO 2 concentración dentro de la hoja. Cuando el CO 2 el valor aumenta bruscamente, esto es una señal de que la fotosíntesis no funciona de manera ideal. Luego, los poros se cierran para evitar una evaporación innecesaria. Una vez que el CO 2 la concentración ha vuelto a caer, los poros se vuelven a abrir
El suministro de agua se mide a través de una hormona. Cuando el agua es escasa, las plantas producen ácido abscísico ABA, una hormona clave del estrés, y establecen su CO 2 ciclo de control al modo de ahorro de agua. Esto se logra a través de células de protección que están equipadas con receptores ABA. Cuando aumenta la concentración de hormonas en la hoja, los poros se cierran.
Analizando el CO 2 red -ABA
El equipo de investigación de JMU quería arrojar luz sobre los componentes de los ciclos de control de las células de guardia. Para este propósito, expusieron las especies de Arabidopsis a niveles elevados de CO 2 o ABA. Lo hicieron durante varias horas para desencadenar reacciones a nivel de los genes. Posteriormente, los estomas se aislaron de las hojas para analizar los respectivos perfiles de expresión génica de las células de guardia utilizando técnicas de bioinformática. Para esta tarea, elEl equipo tomó a Tobias Müller y Marcus Dietrich a bordo, dos expertos en bioinformática de la Universidad de Würzburg.
Los dos expertos descubrieron que los patrones de expresión génica diferían significativamente a niveles altos de CO 2 o concentraciones de ABA. Además, notaron que el CO excesivo 2 también causó que cambiara la expresión de algunos genes ABA. Estos hallazgos llevaron a los investigadores a observar más de cerca la vía de señalización ABA. Estaban particularmente interesados en los receptores ABA de la familia PYR / PYL receptor de pirabactina y similar a la pirabactinaArabidopsis tiene 14 de estos receptores, seis de ellos en las células de guardia.
receptores ABA bajo el microscopio
"¿Por qué una célula de guardia necesita hasta seis receptores para una sola hormona? Para responder a esta pregunta, nos asociamos con el profesor Pedro Luis Rodríguez, de la Universidad de Madrid, experto en receptores ABA", dice Hedrich.El equipo de Rodríguez generó mutantes de Arabidopsis en los que podían estudiar los receptores ABA individualmente.
"Esto nos permitió asignar a cada uno de los seis receptores ABA una tarea en la red e identificar los receptores individuales responsables de ABA- y CO 2 cierre inducido de los estomas ", explica Peter Ache, un colega de Hedrich.
Las celdas de guardia usan ABA como moneda en los cálculos
"Concluimos de los hallazgos que las celdas de protección compensan el rendimiento actual de fijación de carbono fotosintético con el estado del balance hídrico utilizando ABA como moneda", explica Hedrich. "Cuando el suministro de agua es bueno, nuestros resultados indican que el ABAlos receptores evalúan el equilibrio hormonal básico como casi libre de estrés y mantienen los estomas abiertos para el CO 2 suministro. Cuando el agua es escasa, los receptores de estrés por sequía reconocen el nivel elevado de ABA y hacen que las células protectoras cierren los estomas para evitar que la planta se seque ".
A continuación, los investigadores de la JMU tienen como objetivo estudiar las características especiales de ABA y CO 2 receptores relevantes, así como sus vías y componentes de señalización.
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Materiales proporcionado por Universidad de Würzburg . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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