Evaluación de la función de los tricomas de Astrophytum myriostigma (Cactaceae)

Abstract

"Los tricomas son protuberancias que se encuentran en diferentes partes de la epidermis de muchas especies de plantas, los cuales les permiten tolerar condiciones de estrés abiótico como alta radiación solar y sequía. En algunos casos, los tricomas cubren el tallo completo, como en el caso del cactus Astrophytum myriostigma. La presente investigación tiene como objetivo determinar la función de los tricomas de A. myriostigma, evaluando su efecto en la ecofisiología y anatomía de la planta, así como en la interacción bacteriasrizósfera. Se realizaron dos tratamientos: plantas con tricomas y plantas sin tricomas, a estas últimas les fueron removidos los tricomascon ayuda de una navaja de microtomo sin dañar la cutícula. Se evaluaron diversas respuestas relacionadas con la ecofisiología de la planta como la eficiencia cuántica máxima del fotosistema II (Fv /Fm), la eficiencia cuántica efectiva del PSII (?PSII), la tasa de trasporte de electrones (ETR, por sus siglas en inglés), los pigmentos fotosintéticos, el potencial osmótico (como estimador del potencial hídrico de la planta) y la conductancia estomática. Se determinaron modificaciones anatómicas en las plantas en respuesta al estrés ocasionado por la remoción de los tricomas. Por último, se realizó el estudio de densidad de bacterias mediante cultivo en placa y métodos moleculares mediante qPCR por la orientación del gen nifH, utilizando los primers FPGH19 y polr en las plantas con y sin tricomas. Al remover los tricomas la capa frontera estuvo ausente y se observó una deshidratación aparente. Se encontró también, al final del experimento, disminución de la eficiencia cuántica efectiva del fotosistema II (?PSII), de la tasa de transporte de electrones, de las clorofilas a, b y totales, de la clorofila a/b, a/b y del número de cloroplastos, lo que nos indica que los fotosistemas se vieron afectados. Además, se observó un aumento de raíces adventicias y se encontró un aumento en el número de bacterias fijadoras de nitrógeno, lo cual indica que cuando las plantas están estresadas la abundancia de bacterias aumenta para ayudar a tolerar el estrés abiótico. Las plantas sufrieron modificaciones anatómicas como la disminución del número de cloroplastos, el aumento de la frecuencia de vasos en el tallo y el que éstos se encontraran más cercanos a parénquima, además de que mostraron contracción del cilindro vascular sin colapsarse."

"Trichomes are protuberances located in different parts of the epidermis of many plant species, which allow them to tolerate abiotic stress conditions such as high solar radiation and drought. In some cases, trichomes cover the entire stem, such as in the cactus Astrophytum myriostigma. This research aims to determine the role of trichomes of A. myriostigma, assessing their impact on the ecophysiology and anatomy of the plant as well as the bacteria-rhizosphere interaction. There were two treatments: plants with trichomes and plants without them. Trichomes were removed using a microtomo knife without damaging the cuticle. Several response variables related to plant ecophysiology were evaluated, like maximum quantum efficiency of photosystem II (Fv/Fm), effective quantum efficiency of PSII (?PSII), electron transport rate (ETR), photosynthetic pigments, osmotic potential (as an estimator of water potential), and stomatal conductance. Anatomical changes in plants without trichomes were determined. Density of bacteria in plants with and without trichomes was performed by culture in Petri dishes and molecular methods through qPCR by the orientation of the gen nifH, using the primers FPGH19 and polr. In plants without trichomes the border layer was absent and an apparent dehydration was observed. At the end of the experiment, plants without trichomes had a decrease in ?PSII, ETR, chlorophyls a and b, a/b, total chlorophyll, and chloroplast number, indicating that the photosystems were affected. Plants without trichomes had also high roots and high number of nitrogen-fixing bacteria, which seem to indicate that when plants are stressed they increase bacteria density to help tolerate abiotic stress. Anatomical changes to protect the plant without trichomes were observed, such as low chloroplast number, low vessel number, vessels closer to the parenchyma, contraction of the pitch, and contraction of the vascular system but without collapsing. These findings help to explain the similar osmotic potential and hydraulic conductivity in plants with trichomes and without them. Similar stomatic conductance was also found, which could be explained by the fact that a suberificated peridermis was shaped in plants without trichomes. In conclusion, the function of the trichomes in A. myriostigma is to prevent water loss by shading the plant; thus, trichome removal negatively affects plant physiology and anatomy."