Función ecológica de la contracción de raíces bajo sequía en especies de plantas suculentas

Abstract

"Las plantas suculentas, típicas de zonas áridas y semiáridas, han desarrollado diversas adaptaciones que les ayudan a sobrevivir en estos ambientes. Algunas de estas plantas presentan contracción (“arrugamiento” o “plegamiento”) de la raíz, arrastrando al tallo cerca o debajo de la superficie del suelo. El objetivo de este trabajo fue analizar a nivel fisiológico y anatómico la posible ventaja ecológica de este tipo de raíz para tolerar la sequía en cuatro especies suculentas: dos Agavaceae (Agave salmiana y Yucca decipiens) y dos Cactaceae (Leuchtenbergia principis y Turbinicarpus schmiedickeanus). Se seleccionaron diez plantas por cada especie, de las cuales cinco fueron sometidas a riego y cinco a sequía, durante cuatro meses, bajo condiciones de invernadero. Se midió el nivel de enterramiento de la planta a consecuencia de la contracción de la raíz, cada quince días durante cuatro meses. Se evaluó la eficiencia cuántica del fotosistema II al inicio y final del experimento, con mediciones intermedias de curvas de luz; también se midió la conductancia estomática (gs) en tres de las cuatro especies y al cuarto mes se cosecharon las raíces y se les hicieron cortes anatómicos. Otras variables de respuesta evaluadas son la tasa de transporte de electrones (ETR, por sus siglas en inglés), la disipación no fotoquímica (NPQ, por sus siglas en inglés), la acidez titulable, el diámetro de los vasos y la conductividad hidráulica axial teórica (Kh). Se encontró que la única especie que no presento contracción fue Y. decipiens y el fenómeno de “enterramiento” se presentó solo en L. principis y T. schmiedickeanus al tercer mes de sequía, alcanzando un máximo enterramiento de 0.92 cm en el cuarto mes. Respecto a la eficiencia cuántica del fotosistema II, la hora de mayor estrés fue a las 12 del día en riego y en sequía. En las especies con raíz contráctil hubo descenso de la ΦPSII a lo largo del día, pero se recuperaron por completo al atardecer. Turbinicarpus schmiedickeanus es la única especie que bajo riego y sequía mantuvo su eficiencia cuántica del fotosistema II en valores óptimos. Con excepción de Y. decipiens, para las demás especies con riego no hubo efecto en la hora de mayor estrés. En las plantas con menor eficiencia cuántica del fotosistema II la disipación de calor y la tasa de transporte de electrones fueron más altas, para tratar de tolerar el estrés."

"Succulent plants are common in arid and semiarid areas, and they have developed several adaptations to survive in these environments, like contractile roots which induce an underground movement of the stem. The aim of this work was to evaluate the possible ecological advantages of contractile roots in four succulent plants: two Agavaceae (Agave salmiana and Yucca decipiens), and two Cactaceae (Leuchtenbergia principis and Turbinicarpus schmiedickeanus). Ten plants for each species were selected, 5 of them were watered and 5 were not irrigated, by a period of four months under greenhouse conditions. Underground movement was measured each 15 days. We evaluated the quantum efficiency of photosystem II at the beginning and at the end of the experiment, with intermediate measurements of light curves. In addition, we measured stomatal conductance (gs) in three of the four species, and made histological disections for all species. Other evaluated response variables were electron transport rate (ETR), non-photochemical quenching (NPQ), titratable acidity, vessel diameter and theoretical axial hydraulic conductivity (Kh). Contractile roots were found in three species, but not in Y. decipiens. The burial phenomenon was only detected for L. principis and T.schmiedickeanus, starting after three months of drought and reaching a maximum of 0.92 cm depth in the fourth month. We found higher stress (lower quantum efficiency of photosystem II; ΦPSII) at mid-day in both treatments. In species with contractile roots, ΦPSII declined at mid-day but recovered completely at sunset. Turbinicarpus schmiedickeanus was the only species that reached optimal values of ΦPSII under both treatments, and Y. decipiens was the only species that reached lower ΦPSII at mid-day when watered, but recovered at sunset. However; Y. decipiens in drought had lower ΦPSII and it did not recover at sunset, but had higher NPQ (heat dissipation) and ETR posibly as an attempt to tolerate stress. Stomatal conductance was lower for plants of the Agavaceae under drought, for L. principis it was very low in both treatments. Vessel diameter and Kh were higher in irrigated plants than in non-irrigated only for L. principis. In general for contractile root anatomy, the epidermis in the longitudinal plane showed waves and the medium to inner cortex cells were radial and tangentially collapsed."