Estrés en plantas por bajas temperaturas

ESTRÉS POR BAJAS TEMPERTAURAS.

INTRODUCCIÓN

Las bajas temperaturas en los cultivos es la causa mas frecuente de la muerte en las plantas y por tal razón el tener o no la capacidad de soportar estas temperaturas es la causa fundamental de la distribución de las plantas en el mundo y esto varia de una planta a otra. Muchas de las plantas tropicales toleran temperaturas hasta los 5°C y cuando se llegan a niveles más bajos mueren, ocurre lo mismo cuando las temperaturas se elevan ya que existen ciertas plantas que por encima de los 12°C pueden sufrir daños graves. En nuestro caso las plantas que habitan en el Ártico son las que hasta el momento registran una supervivencia a temperaturas demasiados bajas (casi los -40°C), la severidad del daño en las plantas por bajas temperaturas depende del tiempo de exposición a estas temperaturas y los tejidos que conforman estas plantas.

Actualmente los estudios realizados en este tema se centran en la muerte y adaptación de las plantas a temperaturas bajas y se distinguen por que hay algunas que quedan por encima o debajo del punto de congelación del agua de la planta, entonces la velocidad de los procesos metabólicos esta influenciada por la temperatura y aunque parezca ilógico la disminución de la temperatura aunque no llegue al punto de congelación puede provocar la muerte de los tejidos e incluso de toda la planta, esto se le puede asemejar a lo que ocurre con el cuerpo humano cuando se expone a temperaturas bajas solo con la diferencia que el cuerpo humano puede resistir un poco más estas temperaturas ya que presenta un proceso llamado termorregulación en donde se activan mecanismos que evita la perdida de calor. Las plantas presentan este mismo proceso, pero lo utilizan mas cuando son temperaturas elevadas ya que por medio de la transpiración puede regular su temperatura, pero en el caso de tener temperaturas bajas la planta no puede realizar esto pues lo que ocurre es que se forman cristales de hielo en la planta y sus células mueren

FASES DEL ESTRÉS

Los principales aspectos que influyen en la sensibilidad de los vegetales al frío son la especie, la edad y las condiciones ambientales. En general, las plántulas muy jóvenes, las semillas en germinación y las flores son las más afectadas por las bajas temperaturas, mientras que las semillas dormantes son las más resistentes. Habitualmente, las raíces son más sensibles que la parte aérea y los tallos más que las yemas.

Antes de la exposición al estrés las plantas se encuentran en una situación fisiológica estándar, la cual es un óptimo dentro del conjunto de límites impuestos por las condiciones de crecimiento, luz y aporte de minerales del lugar.

• Fase de alarma: aquí se activan los mecanismos defensivos que dispone la planta para hacer frente al estrés. Cuando la planta es sometida a situación de estrés inducida por frio, en la célula se desencadena una cascada de eventos fisiológicos, iniciando en la membrana donde existen receptores que emiten señales que ocasionan la alteración del medio ambiente y estas señales generan otros mensajes o señales como especies reactivas de oxígeno (ROS) y calcio e inositol-fosfatos para que modifiquen las condiciones intracelulares y la planta se adapte morfológicamente al ambiente expuesto.

• Fase de resistencia: los cambios que se producen permiten a la planta alcanzar un nuevo estado fisiológico óptimo, aquí diferentes proteínas detectan los niveles de calcio y emiten señales que activan o no los factores de transcripción que controlan la expresión de determinados genes, la mayoría de estos genes activados codifican proteínas que van a promover las respuestas de los tejidos que ni todavía perciben el estrés, provocando que la respuesta hacia esta alteración se extienda por toda la planta, si la situación de estrés se mantiene durante un tiempo excesivo, la capacidad de resistencia se agota y la planta detiene nuevamente sus funciones, de lo contrario la planta entra entonces en el tercer proceso.

• Fase de agotamiento: en esta fase como la planta a estado sometida bajo mucho estrés van a sufrir en su crecimiento lo cual desencadena que se retrasen procesos importantes como la floración, el crecimiento y desarrollo del fruto además de otros procesos básicos de la planta como la fotosíntesis, la respiración, la absorción y translocación interna de nutrientes esenciales y agua, si la condición de estrés persiste y las temperaturas siguen bajando hasta llegar al punto de congelamiento, las plantas sufriran del fenómeno conocido como heladas donde se forman cristales de hielo de manera intracelular o intercelular lo cual daña todas las estructuras y procesos comenzando con la célula, si el estrés no desaparece a tiempo todo culmina con la muerte de la planta

• Fase de regeneración: Si el estrés cesa, las funciones fisiológicas de la planta se regeneran y esta puede alcanzar un nuevo estado fisiológico óptimo para las condiciones presentes, por lo general las plantas que alcanzan esta fase son aquellas que están ya aclimatadas y pueden sobrevivir con una mayor cantidad de agua congelada en sus tejidos, el ejemplo que mejor representa esto son los pinos que pueden sobrevivir a nevadas y temperaturas por debajo de lo 0°C. Esta aclimatación que tienen ciertos tipos de plantas esta relacionado con la disminución del potencial osmótico y con la activación de la fotosíntesis, esta adaptación a bajas temperaturas es una característica genética que no se manifiesta de forma consistente durante todo el ciclo de cultivo y se puede inducir a través de un preacondicionamiento con temperaturas menores a 10 °C (actualmente se esta estudiando esto en maíz)

Para sobrevivir en regiones frías, las plantas poseen distintos mecanismos, llamados evasión y tolerancia

MECANISMO DE EVASIÓN

La evasión incluye dos mecanismos distintos: mitigar el frío y evasión de formación de hielos

• Mitigar el frío para proteger a la planta mediante el aislamiento de los órganos más sensibles como ocurre en especies del género Espeletia y Senecio.
• Evitar la formación de hielo a temperaturas congelantes, retrasando la temperatura de formación del núcleo de hielo, como ocurre por ejemplo en Polylepis serícea. En este último caso se observa acumulación de carbohidratos solubles durante noches con temperaturas por debajo de °0, lo cual desciende la temperatura de nucleación del hielo.

Estos mecanismos de evasión son útiles para la planta cuando el frío es moderado y ocurre por periodos de tiempo cortos, sin embargo cuando las heladas son permanentes y severas las plantas deben tolerar la formación de hielo extracelular.

MECANISMOS DE TOLERANCIA

La tolerancia implica múltiples mecanismos que le permiten a la planta resistir las alteraciones que produce la formación de hielo.

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