Los árboles tienen diferentes adaptaciones para hacer frente al invierno. Se dice que las escamas de los cogollos o catafilos (las formas más externas de las hojas de un cogollo) proporcionan una barrera física que protege las hojas nuevas del entorno hostil, pero más de 40 familias de plantas con flores no las tienen. Esto plantea la pregunta de por qué algunos arbustos tienen escamas y otros no.

Kristel Schoonderwoerd y William Friedman, de la Universidad de Harvard, descubrieron que las escamas de los cogollos no son necesariamente una adaptación al entorno invernal de los árboles templados como los nogales y los nogales. Los investigadores siguieron de cerca la formación de más de 2000 hojas, utilizaron escaneos micro-CT y reconstruyeron un árbol evolutivo de tipos de yemas terminales en Juglandaceae. El equipo sugiere que las escamas de los cogollos no evolucionaron principalmente para proteger a los cogollos de las condiciones invernales, sino para protegerlos del estrés ambiental en la temporada de crecimiento.

Los experimentos se establecieron en el Arnold Arboretum de la Universidad de Harvard en 2019 y consistieron en seis especies de árboles: nogal amargo (Carya cordiforme)madera de nogal shagbark (Caria ovata)Nogal negro (Juglans negra)nuez de mariposa japonesa (Pterocarya rhoifolia)nuez de mariposa china (Pterocarya stenoptera) y Platycarya strobilacea (comúnmente llamado Platycarya).

Cada mes entre abril y octubre, los investigadores midieron de forma no destructiva cada hoja y brote inactivo. Las mediciones de hojas individuales a lo largo de cada eje (pecíolo) permitieron a los científicos rastrear si todas las hojas crecían al mismo ritmo, al mismo tamaño, o si las hojas podrían ser más anchas en el medio y más largas que las de la base.

El equipo también recolectó yemas terminales durante los meses de invierno, primavera y verano para escaneos micro-CT. Con base en investigaciones previas, se reconstruyó un árbol evolutivo molecular de 48 especies en Juglandaceae.

El seguimiento de la formación de yemas puede mostrar cómo los árboles se adaptan a diferentes condiciones. Por ejemplo, investigaciones anteriores han demostrado que el cambio climático está provocando que las plantas florezcan antes que en el pasado, y los estudios fenológicos pueden ayudar a los agricultores a seleccionar variedades de plantas con flores más tardías o más tempranas para reducir el daño por heladas.

Schoonderwoerd y Friedman encontraron que el crecimiento de las yemas y las hojas variaba según las estaciones en las seis especies de árboles. La forma inicial de la yema no determinaba cómo crecería el resto de las hojas, pero en general, las hojas que pasaban el invierno eran típicamente más pequeñas y tenían una vida útil más corta. La relativa flexibilidad en los patrones de crecimiento refleja diferentes adaptaciones y estrategias a lo largo de la vida de un árbol.

Las hojas crecieron de manera diferente en los árboles de brotes desnudos que en los árboles escamosos. Las hojas de las especies de tipo brote desnudo (Paquete Stenoptera) tenían las mismas proporciones a lo largo del pecíolo, pero las proporciones variaron en las tres especies con escamas de yema (Pkt. rhoifolia, Pl. Strobilacea y C. ovata). La formación de escamas de yema conduce a formas de hojas de transición durante la temporada de crecimiento, que podrían responder activamente a los estímulos ambientales, seguidas de la producción de hojas verdaderas. La compensación entre el retraso de las hojas verdaderas y la presencia de escamas en las yemas parece estar en la temporada de crecimiento en lugar del período de latencia (invierno). Entonces, quizás las escamas de los cogollos no evolucionaron principalmente para proteger a los cogollos de las condiciones invernales, sino para protegerlos del estrés ambiental durante la temporada de crecimiento.

“Con este trabajo, nuestro objetivo es demostrar que la evolución de las estructuras de brotes latentes en algunos árboles de clima templado no se debió únicamente a las presiones selectivas del ambiente invernal, como las temperaturas frías y heladas”, escriben Schoonderwoerd y Friedman.

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Schoonderwoerd, KM y Friedman, WE (2022) “Variación morfológica interespecífica en la organización de las yemas latentes de Juglandoideae: ¿un cuento de invierno?” Anales de botánica129(6), https://doi.org/10.1093/aob/mcac050

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