Cambios en la anatomía epidérmica foliar de cereales de clima templado en respuesta al frío

Darío G. Ganem, María A. Equiza, Máximo Lorenzo, Jorge A. Tognetti

Resumen


Entre las numerosas respuestas morfo-anatómicas inducidas por el frío en gramíneas de ciclo otoño-invernoprimaveral, los cambios en la anatomía epidérmica han recibido muy poca atención pese a su importancia adaptativa. En este trabajo se estudiaron los cambios inducidos por baja temperatura (5ºC, en comparación con los controles a 25ºC) en la anatomía epidérmica foliar de trigo, cebada, centeno y avena, incluyendo, para cada especie, un genotipo primaveral y uno invernal, con el propósito de evaluar si la baja temperatura modifica la densidad estomática, el índice estomático y variables relacionadas, así como si existe relación entre la magnitud de estas respuestas y el carácter invernal o primaveral de los genotipos. Se observó una disminución generalizada de la densidad estomática en todos los genotipos a 5°C, en comparación con los controles a 25°C, mostrando los cultivares de tipo invernal la mayor disminución. La caída en densidad estomática estuvo principalmente explicada por un alargamiento de las células epidérmicas entre estomas, y adicionalmente por una menor proporción de filas con estomas, lo que a su vez explica la reducción en el índice estomático a 5°C, observada en varios casos. La longitud de las células estomáticas no fue afectada por la temperatura, difiriendo de reportes previos. Nuestros resultados sugieren que la disminución en densidad estomática a baja temperatura es una respuesta general en gramíneas de ciclo otoño-inverno primaveral, que es particularmente notable en los genotipos invernales de cada especie. Se discuten posibles mecanismos involucrados e implicancias ecofisiológicas de estas respuestas.

Palabras clave


densidad estomática, índice estomático, baja temperatura, aclimatación,gramíneas

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Referencias


Abbate, P.E., J.L. Dardanelli, M.G. Cantarero, M. Maturano, R.J.M. Melchiori & E.E. Suero. 2004. Climatic and water availability effects on water-use efficiency in wheat. Crop Science. 44: 474-483.

Beerling, D.J. & W.G. Chaloner. 1993. The impact of atmospheric CO2 and temperature changes on stomatal density: observation from Quercus robur lammas leaves. Annals of Botany. 71: 231-235.

Beerling, D.J. & D.L. Royer. 2002. Reading a CO2 signal from fossil stomata. New Phytologist. 153: 387- 397.

Beerling, D.J., J.C. Mcelwain & C.P. Osborne. 1999. Stomatal responses of the ‘living fossil’ Ginkgo biloba L. to changes in atmospheric CO2 concentrations. Journal of Experimental Botany. 49: 1603–1607.

Cloutier, Y. & D. Siminovitch. 1982. Correlation between cold-and drought-induced frost hardiness in winter wheat and rye varieties. Plant Physiology. 69: 256-258.

Coupe, S.A., B.G. Palmer, J.A. Lake, S.A. Overy, K. Oxborough, F.I. Woodward, J.E. Gray & W.P. Quick. 2006. Systemic signalling of enviromental cues in Arabidopsis leaves. Journal of Experimental Botany. 57: 329-341.

Dahal, K., K. Kane, F. Sarhan, B. Grodzinski & N.P.A. Hüner. 2012. Cold acclimation inhibits CO2-dependent stimulation of photosynthesis in spring wheat and spring rye. Botany. 90: 433–444.

Doheny-Adams, T., L. Hunt, P.J. Franks, D.J. Beerling & J.E. Gray. 2012. Genetic manipulation of stomatal density influences stomatal size, plant growth and tolerance to restricted water supply across a growth carbon dioxide gradient. Philosophical Transactions of the Royal Society B 367: 547-555.

Equiza, M.A. & J.A. Tognetti. 2002. Morphological plasticity of spring and winter wheats in response to changing temperatures. Functional Plant Biology. 29: 1427-1436.

Equiza, M.A., J.P. Miravé & J.A. Tognetti. 1997. Differential root vs. shoot growth inhibition and its relationship with carbohydrate accumulation at low temperature in different wheat cultivars. Annals of Botany. 80: 657-663.

Equiza, M.A., J.P. Miravé & J.A. Tognetti. 2001. Morphological, anatomical and physiological responses related to differential shoot vs. root growth inhibition at low temperature in spring and winter wheat. Annals of

Botany. 87: 67-76.

Fowler, D.B., A.E. Limin, S.Y. Wang & R.W. Ward. 1996. Relationship between low-temperature tolerance and vernalization response in wheat and rye. Canadian Journal of Plant Science. 76: 37-42.

Griffith, M. & G.N. Brown. 1982. Cell wall deposits in winter rye Secale cereal ‘Puma’ during cold acclimation. Botanical Gazette. 143: 486-490.

Gusta, L.V. & M. Wisniewski. 2007. Frost tolerance in plants. En: Plant Stress Physiology. Shabala, S., Ed. CAB Internacional, Oxfordshire - Cambridge,.pp. 132-147.

Guy, C.L. 1990. Cold acclimation and freezing stress tolerance: role of protein metabolism. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology. 41:187-223.

Hoagland, D.R. & D.I. Arnon. 1950. The water culture method for growing plants without soil. University of

California Agricultural Experimental Station Circular No 347.

Hüner, N.P.A. 1985. Morphological, anatomical and molecular consequences of growth and development at low temperature in Secale cereale L. cv. Puma. American Journal of Botany 72: 1290-1306.

Hüner, N.P.A., G. Oquist & F. Sarhan. 1998. Energy balance and acclimation to light and cold. Trends in Plant Science. 3: 224–230.

Hüner, N.P.A., J.P. Palta, P-H. Li & J.V. Carter. 1981. Anatomical changes in leaves of Puma rye in response to growth at cold-hardening temperatures. Botanical Gazette. 142: 55-62.

Hüner, N.P.A., R. Bode, K. Dahal, F.A. Busch, M. Possmayer, B. Szyszka, D. Rosso, I. Ensminger, M. Krol, A.G. Ivanov & D.P. Maxwell. 2013. Shedding some light on cold acclimation, cold adaptation, and phenotypic plasticity. Botany. 91: 127–136.

Jones, H.G. 1993. Drought tolerance and water-use efficiency. En: Plant responses from cell to community. Smith, J.A.C. & H. Griffillis, Eds. Bios Scientific Publishers, Oxford, pp. 193-202.

Levitt, J. 1980. Responses of plants to environmental stresses, vol 1: Chilling, freezing and high temperature stress. Academic Press, New York.

Li-Qun, C., C.-S. Li, W.G. Chaloner, D.J. Beerling & Q.-G. Sun. 2001. Assessing the potential for the stomatal characters of extant and fossil Ginkgo leaves to signal atmospheric CO2 change. American Journal of Botany. 88: 1309-1315.

Limin, A.E., & D.B. Fowler. 1994. Relationship between guard cell length and cold hardiness in wheat. Canadian Journal of Plant Science 74: 59–62.

Limin, A.E. & D.B. Fowler. 2000. Morphological and cytological characters associated with low-temperature tolerance in wheat (Triticum aestivum L.). Canadian

Journal of Plant Science. 80: 687-692.

Lorenzo, M., M.L. Pinedo, A. Cerrudo & J.A. Tognetti. 2009. Apoplastic peroxidase activity in wheat leaves are involved with the low temperature response. Biocell 33 (supl.):126.

Páldi E., G. Szalai, T. Janda, E. Horváth, I. Rácz & D. Lásztity. 2001. Determination of frost tolerance in winter wheat and barley at the seedling stage. Biologia Plantarum. 44: 145-147.

Pearce, R.S. 2001. Plant freezing and damage. Annals of Botany. 87: 417-424.

Pearce, R.S. & M.P. Fuller. 2001. Freezing of barley studied by infrared video thermography. Plant Physiology. 125: 227–240.

Retallack, G.J. 2002. Carbon dioxide and climate over the past 300Myr. Philosophical Transactions of the Royal Society London A 360: 659–673.

Royer, D L. 2001. Stomatal density and stomatal index as indicators of paleoatmospheric CO2 concentration. Review of Palaeobotany and Palynology. 114: 1-28.

Theocharis, A., C. Clément & E.A. Barka. 2012. Physiological and molecular changes in plants grown at low temperatures. Planta 235: 1091-1105.


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