La plasticidad fenotípica foliar refleja la adaptación a la variabilidad ambiental
Autores: Adams, William W.; Stewart, Jared J.; Polutchko, Stephanie K.; Cohu, Christopher M.; Muller, Onno; Demmig-Adams, Barbara
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
La plasticidad fenotípica foliar refleja la adaptación a la variabilidad ambiental
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Ecotipos
Intensidad de luz
Temperatura
Fotosíntesis
Transpiración
Características estructurales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 13
Citaciones: Sin citaciones
Ecotipos adaptados a hábitats nativos con diferentes longitudes de día, temperaturas y precipitaciones se cultivaron experimentalmente bajo siete combinaciones de intensidad de luz y temperatura de la hoja para evaluar su plasticidad fenotípica aclimatatoria en la estructura y función foliar. No hubo diferencias entre los ecotipos cuando las plantas se desarrollaron bajo condiciones moderadas de 400 umol fotones m s y 25 grados C. Sin embargo, en respuesta a regímenes de luz o temperatura más extremos, los ecotipos que evolucionaron en hábitats con diferencias pronunciadas en la magnitud de los cambios en la longitud del día o la temperatura o en el nivel de precipitación exhibieron ajustes pronunciados en la fotosíntesis y la transpiración, así como en rasgos anatómicos que apoyan estas funciones. Específicamente, cuando se cultivaron bajo extremos de intensidad de luz (100 frente a 1000 umol fotones m s) o temperatura (8 grados C frente a 35 grados C), los ecotipos de sitios con el mayor rango de longitudes de día y temperatura durante la temporada de crecimiento exhibieron las mayores diferencias en características funcionales y estructurales relacionadas con la fotosíntesis (capacidad de evolución de oxígeno saturada por luz y CO, masa seca de la hoja por área o grosor, células del floema por vena menor y eficiencia en el uso del agua para la captura de CO). Por otro lado, el ecotipo del hábitat con la menor precipitación mostró la mayor plasticidad en características relacionadas con el transporte y la pérdida de agua (densidad de venas, relación de conductos de agua a azúcares en venas menores y tasa de transpiración). A pesar de estas diferencias, existieron relaciones comunes entre la estructura y la función en todos los ecotipos y condiciones de crecimiento, con correlaciones lineales positivas significativas (i) entre la capacidad fotosintética (que varía de 10 a 110 umol O m s) y la masa seca de la hoja por área (de 10 a 75 g m), grosor de la hoja (de 170 a 500 um) e infraestructura de exportación de carbohidratos (de 6 a 14 elementos de tamiz por vena menor, de 2.5 a 8 um de área de sección transversal por elemento de tamiz y de 16 a 82 um de área de sección transversal de elementos de tamiz por vena menor); (ii) entre la tasa de transpiración (de 1 a 17 mmol HO m s) e infraestructura de transporte de agua (de 3.5 a 8 elementos traqueales por vena menor, de 13.5 a 28 um de área de sección transversal por elemento traqueal y de 55 a 200 um de área de sección transversal de elementos traqueales por vena menor); (iii) entre la relación de pérdida de agua por transpiración a fijación de CO (de 0.2 a 0.7 mol HO a mmol CO) y la relación de conductos de agua a azúcares en venas menores (de 0.4 a 1.1 elementos traqueales a elementos de tamiz, de 4 a 6 um de área de sección transversal de elementos traqueales a elementos de tamiz y de 2 a 6 um de área de sección transversal de elementos traqueales a elementos de tamiz por vena menor); (iv) entre conductos de azúcar y células de carga de azúcar; y (v) entre células conductoras de agua y células conductoras de azúcar. Además, la proporción de conductos de agua a conductos de azúcar fue mayor para todos los ecotipos cultivados experimentalmente bajo temperaturas cálidas a calientes en comparación con temperaturas frías. Así, la aclimatación del desarrollo al ambiente de crecimiento incluyó ajustes estructurales y funcionales foliares dependientes del ecotipo, resultando en múltiples relaciones estructurales y funcionales comunes.
Descripción
Ecotipos adaptados a hábitats nativos con diferentes longitudes de día, temperaturas y precipitaciones se cultivaron experimentalmente bajo siete combinaciones de intensidad de luz y temperatura de la hoja para evaluar su plasticidad fenotípica aclimatatoria en la estructura y función foliar. No hubo diferencias entre los ecotipos cuando las plantas se desarrollaron bajo condiciones moderadas de 400 umol fotones m s y 25 grados C. Sin embargo, en respuesta a regímenes de luz o temperatura más extremos, los ecotipos que evolucionaron en hábitats con diferencias pronunciadas en la magnitud de los cambios en la longitud del día o la temperatura o en el nivel de precipitación exhibieron ajustes pronunciados en la fotosíntesis y la transpiración, así como en rasgos anatómicos que apoyan estas funciones. Específicamente, cuando se cultivaron bajo extremos de intensidad de luz (100 frente a 1000 umol fotones m s) o temperatura (8 grados C frente a 35 grados C), los ecotipos de sitios con el mayor rango de longitudes de día y temperatura durante la temporada de crecimiento exhibieron las mayores diferencias en características funcionales y estructurales relacionadas con la fotosíntesis (capacidad de evolución de oxígeno saturada por luz y CO, masa seca de la hoja por área o grosor, células del floema por vena menor y eficiencia en el uso del agua para la captura de CO). Por otro lado, el ecotipo del hábitat con la menor precipitación mostró la mayor plasticidad en características relacionadas con el transporte y la pérdida de agua (densidad de venas, relación de conductos de agua a azúcares en venas menores y tasa de transpiración). A pesar de estas diferencias, existieron relaciones comunes entre la estructura y la función en todos los ecotipos y condiciones de crecimiento, con correlaciones lineales positivas significativas (i) entre la capacidad fotosintética (que varía de 10 a 110 umol O m s) y la masa seca de la hoja por área (de 10 a 75 g m), grosor de la hoja (de 170 a 500 um) e infraestructura de exportación de carbohidratos (de 6 a 14 elementos de tamiz por vena menor, de 2.5 a 8 um de área de sección transversal por elemento de tamiz y de 16 a 82 um de área de sección transversal de elementos de tamiz por vena menor); (ii) entre la tasa de transpiración (de 1 a 17 mmol HO m s) e infraestructura de transporte de agua (de 3.5 a 8 elementos traqueales por vena menor, de 13.5 a 28 um de área de sección transversal por elemento traqueal y de 55 a 200 um de área de sección transversal de elementos traqueales por vena menor); (iii) entre la relación de pérdida de agua por transpiración a fijación de CO (de 0.2 a 0.7 mol HO a mmol CO) y la relación de conductos de agua a azúcares en venas menores (de 0.4 a 1.1 elementos traqueales a elementos de tamiz, de 4 a 6 um de área de sección transversal de elementos traqueales a elementos de tamiz y de 2 a 6 um de área de sección transversal de elementos traqueales a elementos de tamiz por vena menor); (iv) entre conductos de azúcar y células de carga de azúcar; y (v) entre células conductoras de agua y células conductoras de azúcar. Además, la proporción de conductos de agua a conductos de azúcar fue mayor para todos los ecotipos cultivados experimentalmente bajo temperaturas cálidas a calientes en comparación con temperaturas frías. Así, la aclimatación del desarrollo al ambiente de crecimiento incluyó ajustes estructurales y funcionales foliares dependientes del ecotipo, resultando en múltiples relaciones estructurales y funcionales comunes.