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# Biología # Biología vegetal

Entendiendo el Estrés y la Resiliencia en las Plantas

Aprende cómo las plantas manejan el estrés y qué pueden hacer los agricultores.

Kati Seitz, Erica Pauer, Demosthenes Morales III, James Henry Werner, David T. Hanson

― 7 minilectura


Estrés en las Plantas Estrés en las Plantas Revelado arreglan con los desafíos del entorno. Descubre cómo las plantas se las
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Las plantas, al igual que las personas, pueden sentir estrés. Se enfrentan a situaciones difíciles como Sequías, altos niveles de sal y temperaturas extremas que pueden afectar seriamente su crecimiento y salud. Con el cambio climático arrojando más de estos estresores, se está volviendo un gran asunto descubrir cómo las plantas se las arreglan bajo presión. Así que, vamos a desglosar esto en términos simples y ver qué podemos aprender sobre ayudarlas a prosperar.

¿Qué estresa a las plantas?

La sequía es cuando las plantas no reciben suficiente agua. Piensa en eso como un mal día de cabello, pero para las plantas-simplemente no hay suficiente humedad para lucir lo mejor posible. El estrés salino ocurre cuando hay demasiada sal en el suelo, lo que dificulta que las plantas absorban agua. Es como intentar beber agua del océano cuando realmente tienes sed. Y luego está el estrés por temperaturas extremas-demasiado calor o demasiado frío puede arruinar los planes de crecimiento de una planta.

Estos estresores pueden hacer que las plantas crezcan lentamente, produzcan menos alimento o incluso mueran. Por eso es muy importante detectar el estrés en las plantas a tiempo para los agricultores que quieren mantener sus cultivos sanos y productivos.

La necesidad de chequeos rápidos

Tradicionalmente, los agricultores tenían que tomarse mucho tiempo midiendo cosas como el peso de las plantas o analizando sus jugos para ver cómo estaban. Esto puede ser lento y un poco invasivo-no es exactamente un día de spa para las plantas. A medida que avanzamos hacia una agricultura más inteligente, hay una creciente demanda de herramientas que puedan revisar las plantas en tiempo real sin causarles más estrés. ¡Imagina un chequeo de salud para plantas que no involucra agujas!

Ahora hay varias maneras de alta tecnología para medir la salud de las plantas que pueden ayudar a los agricultores a tomar mejores decisiones sobre el riego y la alimentación de sus cultivos. Sin embargo, algunas de estas herramientas pueden verse afectadas por el entorno o podrían no detectar el estrés a tiempo. Los investigadores están en búsqueda de mejores herramientas que puedan ofrecer información más clara sobre la salud de las plantas.

Los protagonistas: Camelina y Sorgo

En este drama vegetal, dos cultivos están robando el espectáculo: la camelina y el sorgo. La camelina es una semilla oleaginosa genial que puede soportar el frío y no es demasiado exigente con el agua. Por otro lado, el sorgo es excelente absorbiendo agua lentamente y puede seguir adelante incluso cuando hace calor o hay sal. Ambos tienen habilidades únicas para lidiar con condiciones difíciles, lo que los convierte en candidatos perfectos para estudiar cómo las plantas responden al estrés.

Factores de estrés en el foco

Para el estudio, los investigadores querían ver cómo reaccionaban estos cultivos a estresores específicos: sequía, suelo salino y temperaturas frías. También incluyeron Quitosano, una sustancia natural que puede ayudar a las plantas a defenderse contra el estrés. El quitosano puede sonar como algo que encontrarías en una película de ciencia ficción, pero en realidad está hecho de una cosa llamada quitina, que proviene de hongos.

Al usar quitosano, los científicos querían ver si ayudaría, perjudicaría o simplemente confundiría a las plantas. Al mezclar estos diferentes factores de estrés, querían aprender cómo la camelina y el sorgo se adaptan a varias condiciones a lo largo del tiempo.

Las herramientas del oficio

Para vigilar las plantas, los investigadores utilizaron una mezcla de gadgets de alta tecnología. Una herramienta medía qué tan bien las plantas estaban usando la luz solar, mientras que otra miraba cómo estaban tomando aire y agua. Incluso había un dispositivo que verificaba cómo se movía el agua dentro de los tejidos de la planta. Finalmente, usaron un tipo especial de análisis de luz para ver si estaban ocurriendo cambios bioquímicos dentro de las plantas que podrían indicar estrés.

Todas estas herramientas les permitieron revisar la salud de las plantas sin tocarlas demasiado, lo cual es bueno porque a nadie le gusta un sorpresón.

Condiciones de crecimiento y tratamientos

Para empezar, los investigadores plantaron semillas de camelina y sorgo en pequeñas macetas con suelo especial. Usaron luces LED para asegurarse de que las plantas tuvieran suficiente luz para crecer. Después de que las plantas estuvieron en marcha durante cuatro semanas, las dividieron en diferentes grupos. Cada grupo enfrentó diferentes desafíos, como no recibir agua o ser sumergido en agua salina.

Cómo respondieron las plantas

Después de 12 días lidiando con el estrés, los investigadores tomaron nota de cómo estaban las plantas. Notaron que la camelina realmente luchó con la sequía y condiciones salinas, mostrando signos de marchitez y problemas graves de crecimiento. El sorgo, por otro lado, demostró que podía manejar el frío bastante bien, pero no le gustó mucho la sequía.

En resumen, la camelina se convirtió en un desastre marchito bajo estrés, pero el sorgo se mantuvo bastante bien… en su mayoría.

Midiendo el estrés

A medida que avanzaba el estudio, los investigadores usaron herramientas elegantes para monitorear cambios en cómo estas plantas absorbían aire y cuán eficientemente usaban la luz solar. Encontraron cambios significativos en la capacidad de la planta para realizar sus funciones vitales cuando estaba estresada. La capacidad de la camelina para aprovechar la luz solar cayó en picada durante la sequía y condiciones salinas, mientras que el sorgo luchó con el frío pero se mantuvo firme en otras áreas.

Ahondando más con impedancia

También midieron qué tan fácilmente la electricidad podía pasar a través de las plantas. Esto puede sonar raro, pero la forma en que fluye la electricidad puede dar pistas sobre cuán estresada está una planta. Si una planta no va bien, la resistencia eléctrica cambia. Esta herramienta resultó ser súper útil para detectar señales tempranas de estrés, especialmente cuando las cosas se ponían salinas.

Cambios bioquímicos

Finalmente, miraron la química de las plantas. Diferentes estresores afectaron la composición bioquímica tanto de la camelina como del sorgo. Los cambios en los tejidos de las plantas sugirieron que los estresores estaban causando cambios en componentes importantes como agua y proteínas.

¿Qué hemos aprendido?

Entonces, ¿cuál es la lección de toda esta investigación sobre el estrés en las plantas? Primero, aprendimos que diferentes plantas manejan el estrés de maneras distintas. La camelina es sensible a la sequía y la sal, mientras que el sorgo muestra una reacción más fuerte al frío. Resulta que las herramientas utilizadas en esta investigación podrían ser la próxima mejor cosa para los agricultores que buscan mantener sus cultivos sanos sin causar demasiados problemas.

El quitosano, sorprendentemente, parecía ser más un amigo que un enemigo. Y pensar en cómo las plantas responden a cambios graduales frente a cambios repentinos es un hallazgo clave para los agricultores que intentan mantener sus cultivos saludables.

Avanzando con la salud de las plantas

A medida que el mundo enfrenta los desafíos del cambio climático, aprender a ayudar a las plantas a lidiar con los estresores será crucial. Encontrar maneras más inteligentes de monitorear la salud de las plantas podría llevar a mejores prácticas agrícolas que beneficien tanto a los agricultores como al medio ambiente.

En resumen, mantener las plantas saludables es un poco como mantener a una mascota feliz. Necesitan las condiciones adecuadas, un poco de cariño y un buen ojo para detectar cuándo están pasando un mal día. Así que la próxima vez que riegues tus plantas, recuerda-¡puede que también estén sintiendo un poco de estrés!

Fuente original

Título: Characterizing the Responses of Camelina and Sorghum to Environmental Stress through a Multi-Modal Approach

Resumen: Due to their sessile nature, plants are unable to escape environmental factors that negatively impact health, resulting in losses to agricultural productivity. Rapid, non-invasive tools to detect plant stress response are essential for optimizing resource efficiency and mitigating the effects of extreme environmental pressures. However, many existing methods are either invasive, incompatible with other measurement techniques, or have not been applied to a wide range of varying environmental factors. In this study, we assess the physiological responses of four week old camelina (Camelina sativa) and sorghum (Sorghum bicolor) to chitosan, cold, drought, and both acute and chronic salt stress. Several plant characteristics were measured in parallel during stress exposure, including fluorescence and gas exchange parameters (MultispeQ and LI-6800), tissue electrical impedance with wearable biosensors (Multi-PIP), and biochemical properties via Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy. We compiled unique profiles for whole plant physiological changes in response to environmental stress, demonstrating that certain aspects of plant health and makeup underwent alterations on differing temporal scales. This finding emphasizes the need for a comprehensive multi-modal approach to rapidly and accurately perform remote sensing of plant health in the field. Physiological parameters such as leaf impedance were also observed to rapidly change in response to treatment and can be leveraged to detect very early signs of plant perturbation. This research establishes the utility of a holistic phenotyping approach to inform agricultural strategies aimed at enhancing crop resilience under changing environmental conditions.

Autores: Kati Seitz, Erica Pauer, Demosthenes Morales III, James Henry Werner, David T. Hanson

Última actualización: 2024-12-02 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.30.621092

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.30.621092.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/

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