¿Cómo se adaptan las hojas de parra a la luz? Una nueva investigación arroja luz sobre la anatomía de las plantas
Mary Lederman
Los investigadores han desarrollado un nuevo marco teórico para comprender cómo las hojas de vid adaptan su estructura y función en diferentes condiciones de luz, mostrando que las hojas más gruesas y menos porosas con formas celulares específicas son clave para maximizar la fotosíntesis en ambientes con mucha luz.
Las hojas de parra, como todas las demás plantas, tienen la notable capacidad de adaptarse a su entorno, especialmente cuando se trata de la exposición a la luz. Los investigadores ahora han obtenido conocimientos más profundos sobre la anatomía de las hojas de vid y cómo responden a diferentes condiciones de iluminación. 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 sus colegas, se centró en las hojas de dos variedades de uva (Vitis vinifera L.), Cabernet Sauvignon y Blaufränkisch. Los investigadores cultivaron estas cepas 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 con mucha luz eran más gruesas y menos porosas que las que crecían con poca luz. Los investigadores descubrieron que estas características explican las diferencias en el área de superficie del mesófilo disponible para la difusión por área foliar (pm, LA), que es una característica clave que conecta la estructura de la hoja con 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 intercelular del espacio aéreo más estrechamente asociada con un solo estoma, una abertura microscópica en la superficie de la hoja que permite el intercambio de gases. Al analizar el camino desde los estomas hasta la superficie de difusión, los investigadores pudieron estudiar 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 arrastre 1D. Después de entrar en el poro estomático, el CO2 El flujo debe extenderse sobre un volumen creciente de aire intracelular antes de disolverse en agua apoplástica y difundirse hacia los cloroplastos. Pickard (1981) describió esto utilizando un modelo de dominio hemisférico concéntrico (la cavidad de los estomas, el mesófilo poroso) aproximadamente mapeado en nuestro vapor de estomas. 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 y otros. 2016).
Theroux-Rancourt y otros. 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 mesófilas responsables de la fotosíntesis cambiaba en respuesta a los niveles de luz. En las hojas de sol, estas células eran más alargadas y cilíndricas, mientras que en las hojas de sombra tenían más forma de embudo.
Una aplicación práctica de esta investigación podría ser en el sombreado de viñedos. Theroux-Rancourt y sus colegas escriben:
Hay varias razones para la sombra en el viñedo: la sombra natural a través de los sistemas de conducción, las posiciones de los brotes o las copas densas (las hojas dan sombra a las hojas), pero también a través del 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 considerados, pueden existir diferentes estrategias para mantener el balance de carbono de toda la planta bajo una disponibilidad de luz contrastante.
Theroux-Rancourt y otros. 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 rango de difusión del mesófilo entre soles y sombras Vitis vinifera Hojas, PLANTAS AoBVolumen 15, número 2, febrero de 2023, plad001, https://doi.org/10.1093/aobpla/plad001
