¿Por qué las plantas crecen más altas en temperaturas cálidas?

La razón por la que las plantas crecen con mayor altura en respuesta a las temperaturas cálidas es mantener un adecuado balance de carbono de sus órganos y no para evitar un “golpe de calor”. Al menos, esa es la hipótesis de un trabajo publicado en la revista 'The New Phytologist' que fue realizado por científicos argentinos.

Hasta ahora, se creía que el crecimiento en altura de las plantas tenía como finalidad alejarse del calor extremo del suelo para proteger tejidos sensibles claves para su desarrollo y también para exponerse a una mayor circulación de aire con el fin de garantizar una mayor ventilación y enfriamiento.

Analizando los patrones de temperatura a escala global y de crecimiento de los tallos, “nuestro trabajo descarta esa hipótesis. Las plantas crecen más altas en respuesta a las temperaturas cálidas no para evitar un golpe de calor, sino para acceder a más luz y mantener un adecuado balance entre el carbono que las hojas fijan y el que liberan”, señaló Jorge Casal, investigador del Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura (IFEVA) y jefe de laboratorio de Fisiología Molecular de Plantas de la Fundación Instituto Leloir (FIL).

El doctor en Biología e ingeniero agrónomo afirmó que “si en un contexto de calentamiento global no entendemos cuáles son las funciones de las respuestas que despliegan las plantas frente a las variaciones de temperatura, no estaremos en condiciones de desarrollar cultivos adaptables al cambio climático, un objetivo crucial para garantizar la seguridad alimentaria mundial”.

Análisis genético de plantas

Casal y su equipo realizaron experimentos en cámaras de crecimiento y a campo con plantas de distinto origen geográfico de Arabidopsis, un modelo vegetal que comparte genes con los principales cultivos. Utilizando poblaciones de esta especie, compararon las respuestas de crecimiento a las temperaturas cálidas y a la presencia de sombreado por plantas vecinas. “Sorprendentemente, las poblaciones que más respondían a temperaturas cálidas eran las que también respondían más fuertemente al sombreado”, subrayó Casal, investigador superior del CONICET y del IFEVA que depende del CONICET y de la Facultad de Agronomía de la UBA.

Los científicos saben que el mayor crecimiento de los tallos ante la sombra tiene como función alcanzar la luz. El hecho de que las respuestas a temperaturas cálidas dependan de las poblaciones genéticas de modo similar a las respuestas al sombreado, sugiere que ambas tienen el mismo propósito: alcanzar la luz. Análisis genómicos y moleculares reforzaron la idea de un control genético compartido para la respuesta a ambas señales del ambiente.

Pero ¿por qué las respuestas de crecimiento a las temperaturas cálidas compartirían con las respuestas al sombreado la función de mejorar el acceso a la luz? “Nos hicimos esa pregunta, Y para investigarlo utilizamos instrumental que mide el balance entre el dióxido de carbono que las plantas ganan y el que pierden”, destacó Casal.

En condiciones de sombra hay poca luz para la fotosíntesis (un proceso que fija el carbono del aire). “Si esto se combina con altas temperaturas, ¿qué problema hay? La alta temperatura complica la capacidad de hacer fotosíntesis y peor aún, acelera la respiración que libera carbono”, explicó Casal.

Y continuó: “En este escenario, para mantener niveles apropiados de carbono, un balance apropiado entre lo que capta y libera, la planta crece, alargando su tallo para evitar la sombra con el fin de acceder a más luz y aumentar así sus niveles de fotosíntesis. De este modo compensa la pérdida de carbono que desencadena una alta tasa de respiración por el aumento de la temperatura”.

“Si sabemos por qué y para qué una planta responde a determinados estímulos, estaremos en condiciones de desarrollar una agricultura sustentable y adaptable al cambio climático”, indicó Casal. Y concluyó: “Si se parte de la premisa errónea de que el crecimiento en altura de la planta expuesta a temperaturas cálidas tiene como finalidad evitar el golpe de calor, entonces se pensará que hay que desarrollar cultivos de mayor altura. Pero si sabemos que el propósito de esas respuestas es mantener un equilibrio en los niveles endógenos de carbono, se tendrá que pensar en el desarrollo de cultivos en los que penetre mejor la luz para garantizar tasas adecuadas de fotosíntesis”.

Del estudio también participaron Sofía Romero-Montepaone (primera autora) y Romina Sellaro, del IFEVA, y Marcelo Yanovsky, Carlos Esteban Hernando, Cecilia Costigliolo-Rojas y Luciana Bianchimano, de la FIL y del CONICET; Y Edmundo Ploschuk, de la Cátedra de Cultivos Industriales de la Facultad de Agronomía de la UBA.

	Referencia
Romero‐Montepaone, S., Sellaro, R., Hernando, C. E., Costigliolo‐Rojas, C., Bianchimano, L., Ploschuk, E. L., ... & Casal, J. J. (2021). Functional convergence of growth responses to shade and warmth in Arabidopsis. New Phytologist.