Fisiología del Estrés en Plantas

La sequía, la salinidad, las inundaciones, el calor y el frío amenazan la supervivencia de las plantas, y la fisiología del estrés en plantas examina cómo las plantas detectan estos desafíos abióticos y desarrollan respuestas protectoras para tolerarlos.

Definition

La fisiología del estrés en plantas es el estudio de cómo las plantas responden y se adaptan a condiciones abióticas adversas que perturban su funcionamiento normal, y los mecanismos que confieren tolerancia.

Scope

Este tema cubre los principales estreses abióticos —déficit hídrico, salinidad, temperaturas extremas, inundaciones y estrés oxidativo—, los mecanismos por los cuales las plantas los perciben y las respuestas fisiológicas y moleculares, incluyendo el ajuste osmótico, la señalización por ácido abscísico y las defensas antioxidantes.

Core questions

• ¿Cómo perciben las plantas el déficit hídrico, la salinidad y el estrés por temperatura?
• ¿Qué mecanismos fisiológicos y moleculares confieren tolerancia a estos estreses?
• ¿Cómo se protegen las plantas contra el daño oxidativo que acompaña a muchos estreses?

Key theories

Respuesta al estrés mediada por ácido abscísico

Los estreses relacionados con el agua aumentan el ácido abscísico, que cierra los estomas y activa los genes sensibles al estrés, coordinando la defensa de la planta contra la deshidratación.

Ajuste y protección osmótica

Las plantas acumulan solutos compatibles y proteínas protectoras para mantener la turgencia celular y estabilizar las macromoléculas, mientras que los sistemas antioxidantes limitan las especies reactivas de oxígeno generadas bajo estrés.

Mechanisms

Bajo déficit hídrico o alta salinidad, las plantas sintetizan ácido abscísico, que es percibido por los receptores PYR/PYL para inhibir las proteínas fosfatasas y desencadenar el cierre estomático y la expresión de genes de estrés. Las células acumulan osmolitos compatibles como la prolina y la glicina betaína para reducir el potencial hídrico sin alterar el metabolismo, y producen proteínas protectoras como las proteínas LEA y las chaperonas. Debido a que muchos estreses elevan las especies reactivas de oxígeno, los sistemas antioxidantes enzimáticos y no enzimáticos las eliminan; el frío y el calor, además, desencadenan respuestas de protección de membranas y proteínas, como las proteínas de choque térmico.

Clinical relevance

El estrés abiótico es la principal causa de pérdida de rendimiento de los cultivos en todo el mundo, por lo que la comprensión de la fisiología del estrés impulsa la mejora genética y la ingeniería de cultivos tolerantes a la sequía, la sal y la temperatura, lo cual es fundamental para la seguridad alimentaria en un clima cambiante.

History

Anteriormente en gran medida descriptiva, la fisiología del estrés en plantas se volvió mecanicista a través de la identificación de los componentes de la señalización del ácido abscísico, los factores de transcripción sensibles al estrés y los transportadores de iones, gran parte de ello mediante la genética molecular en plantas modelo.

Key figures

• Hans Kende
• Jian-Kang Zhu

Seminal works

• taiz2015
• buchanan2015

Frequently asked questions

¿Qué es el estrés abiótico?

El estrés abiótico es el daño causado a las plantas por factores ambientales no vivos como la sequía, la salinidad, las temperaturas extremas y las inundaciones, a diferencia del estrés biótico causado por patógenos y herbívoros.

¿Cómo ayuda el ácido abscísico a las plantas a sobrevivir a la sequía?

Cuando el agua escasea, el ácido abscísico se acumula y señala a las células guarda que cierren los estomas, reduciendo la pérdida de agua, al tiempo que activa genes que protegen las células de la deshidratación.