domingo, 7 de agosto de 2016

Respuestas y adaptación al estrés de las plantas



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El estrés es un factor ambiental que por su presencia reduce la tasa potencial de las plantas, es decir, son un conjunto de situaciones desfavorables para el desarrollo y funcionamiento óptimo de la planta.

Estres en las plantas y biologia

- Procesos o mecanismos para superar situaciones de estrés en las plantas


Las plantas tienen varios mecanismos para resolver esta situación que, si continúa, puede llevar a la muerte de la planta:

+ Aclimatación o acomodación


Se produce en individuos completos. Son cambios morfológicos que no conllevan cambios genéticos para apaliar el impacto. Es un proceso reversible y se produce a una escala de tiempo pequeña (días o semanas). Con este tipo de respuesta se consigue recuperar en parte el valor fisiológico de la planta.

+ Adaptación


Es una respuesta de tipo evolutivo que conlleva cambios genéticos fijados por la selección natural. Esto conlleva que las plantas recuperen el valor de la variable fisiológica. Se da a una escala de tiempo muy larga.

Con estos procesos las plantas pueden sobrevivir a situaciones estresantes. Ambos procesos contribuyen a la tolerancia o resistencia al estrés. Algunas plantas pueden tener esta tolerancia y otras no, por lo tanto, hay especies susceptibles a morir.

Por ejemplo, hay plantas adaptadas a vivir en climas secos y emiten raíces largas para obtener suministro de agua aunque no llueva. Estas plantas están evitando el estrés hídrico y pueden sobrevivir a situaciones a las que otras plantas no lo harían.

- Tipos de estrés


Existen principalmente dos tipos de estrés a los que la planta debe hacer frente:

+ Biótico


Es producido por otros organismos, como los ataques de patógenos o los daños mecánicos por herbívoros.


+ Abiótico


No están implicados otros organismos, como la falta o abundancia de agua, los cambios de temperatura, etc. Cuando aparecen el estrés de tipo abiótico se producen dos efectos:

. Efectos primarios: Son cambios en las características físicas o bioquímicas de las células. Este tipo de efectos van a inducir los efectos secundarios.

. Efectos secundarios: Implican procesos más complejos, como la reducción del crecimiento, el cierre de estomas, la inhibición de la fotosíntesis, etc.

Podemos decir que los estreses abióticos pueden provocar efectos primarios similares. Como ejemplo, la salinidad produce el mismo efecto primario que la falta de agua.

- Respuestas a diferentes tipos de estrés


+ Estrés hídrico


Produce una disminución del potencial hídrico de la célula, lo que conlleva un descenso en el potencial de soluto, lo que hace que disminuya el crecimiento celular. Algunas plantas pueden responder por aclimatación o adaptación.

Un ejemplo de estas adaptaciones es el engrosamiento de la cutícula en plantas de clima seco, o una alta proporción raíz/tallo. Otra respuesta que se observa es la orientación de la hoja, lo que se conoce como paraheliotropismo.

+ Encharcamiento y suelo compactado


La disminución de la concentración de oxígeno en el suelo genera en la planta una situación de hipoxia o anoxia, además de la síntesis del etileno y la activación del proceso de muerte celular programada.

Con esto se inhibe la respiración, se activa el metabolismo, disminuye el ATP, puede darse el crecimiento de microorganismos en las raíces que produzcan toxinas que cierren los estomas, etc. Hay plantas que pueden adaptarse a estas situaciones, como por ejemplo el arroz.

Este tipo de plantas presentan una conexión entre la raíz y el tallo para incorporar el oxígeno hacia la raíz, permitiendo su correcto funcionamiento. Esta estructura se conoce como aerenquima.


+ Estrés salino


Se produce cuando aumenta la concentración de iones sodio y cloro. La presencia de ambos iones desencadena dos tipos de estrés:

. Osmótico: Impide la incorporación de agua en la raíz, dando lugar a estrés hídrico.

. Iónico: Producido por la propiedad de los iones de aumentar su concentración. Esto da lugar a una citotoxicidad que está más acusada con el sodio.

Hay plantas adaptadas a una alta cantidad de NaCl en el suelo, pudiendo crecer en concentraciones mayores a 200mM, plantas que se conocen como halófitas. Sin embargo, hay plantas que no se adaptan a esta situación pero si son tolerantes, conocidas como glicófitos.

Hay plantas aclimatadas y adaptadas que llevan a cabo diferentes mecanismos comunes:

. Ajuste osmótico: Está relacionado con una alta capacidad de acumular soluto para poder disminuir el potencial hídrico. Esto da lugar a que se acumulen iones en la vacuola y solutos compatibles en el citoplasma, que son moléculas que mantienen el equilibrio iónico sin afectar a la integridad de la membrana ni a la actividad metabólica.

. Mantenimiento de una baja concentración de sodio en el citoplasma: Lo hace mediante dos formas diferentes: excluyendo el Na+ de la célula mediante un transportador específico (SOS1) o por su compartimentación en la vacuola (NHX1). Ambos procesos están sostenidos por la bomba de protones.

+ Estrés térmico


La mayoría de los tejidos no pueden sobrevivir a temperaturas superiores a los 45 ºC, aunque los tejidos deshidratados sí pueden aguantar temperaturas altas, como ocurre en las semillas y los musgos.

La temperatura a nivel primario produce desestabilización de las proteínas o las membranas, ya que aumenta su fluidez eliminando los puentes de H; y la disminución de la actividad de las proteínas transportadoras, permitiendo escapar muchos iones. Esto afecta a la fotosíntesis y a la respiración. Con una bajada de temperatura se producen dos situaciones:

. Estrés por frío: La temperatura es baja pero permite el crecimiento de la planta. Se produce la desestabilización de la membrana y la disminución de la fluidez, afectando a los mismos procesos que el aumento de la temperatura.

. Congelación: La temperatura es muy baja, formando cristales de hielo que rompen los orgánulos. Si los cristales se forman por fuera de la célula, el agua de dentro sale por la diferencia de concentración y la planta se deshidrata.

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Artículo redactado por Pablo Rodríguez Ortíz, estudiante de Biología en la Universidad de Málaga.