Relaciones hídricas y transporte en plantas

Las plantas mueven enormes cantidades de agua del suelo a la atmósfera, y azúcares de las hojas a los tejidos en crecimiento, utilizando gradientes de potencial hídrico y presión en lugar de una bomba de bombeo.

Definition

Las relaciones hídricas de las plantas describen cómo el agua se mueve hacia, a través y fuera de las plantas a lo largo de gradientes de potencial hídrico, y el transporte cubre el movimiento a larga distancia del agua en el xilema y de los azúcares en el floema.

Scope

Este tema abarca el potencial hídrico y sus componentes, la ósmosis y la turgencia, la absorción de agua por las raíces, el mecanismo de cohesión-tensión del transporte en el xilema, la regulación estomática de la transpiración y la translocación por flujo de presión de los azúcares en el floema.

Core questions

• ¿Cómo rige el potencial hídrico el movimiento del agua entre el suelo, la planta y el aire?
• ¿Qué mecanismo permite que el agua sea arrastrada hasta la cima de un árbol alto?
• ¿Cómo equilibran los estomas la ganancia de carbono con la pérdida de agua, y cómo se transloca el azúcar en el floema?

Key theories

Teoría de la cohesión-tensión

La transpiración en las hojas somete la savia del xilema a tensión; la fuerte cohesión de las moléculas de agua y su adhesión a las paredes de los vasos transmiten esta tensión hasta las raíces, arrastrando el agua hacia arriba.

Modelo de flujo de presión del transporte en el floema

La carga de azúcares en el floema en las fuentes disminuye el potencial hídrico y atrae agua, aumentando la presión que impulsa el flujo masivo hacia los sumideros, donde los azúcares se descargan y la presión disminuye.

Mechanisms

El agua se mueve pasivamente hacia un potencial hídrico más bajo, la suma de los potenciales de soluto (osmótico) y de presión (turgencia). En las raíces, el agua cruza hacia el xilema a través de vías apoplásticas y simplásticas reguladas por la banda de Caspari. La transpiración de las células del mesófilo genera una presión negativa que la columna de agua cohesiva transmite a través del xilema hasta el suelo. Los estomas, abiertos por la turgencia de las células guarda, regulan el equilibrio entre la absorción de CO2 y la pérdida de agua. En el floema, la carga activa de azúcar en las fuentes eleva la turgencia e impulsa el flujo masivo impulsado por la presión hacia los sumideros.

Clinical relevance

Las relaciones hídricas rigen la tolerancia a la sequía de los cultivos y las necesidades de riego: la gestión de la transpiración, el comportamiento estomático y la eficiencia del uso del agua es fundamental para producir alimentos con agua limitada y para predecir las respuestas de las plantas a un clima cada vez más seco.

History

Dixon y Joly propusieron la teoría de la cohesión-tensión del ascenso de la savia alrededor de 1894, y la hipótesis del flujo de presión de Münch en la década de 1920 explicó el transporte en el floema; ambas siguen siendo los marcos aceptados.

Key figures

• Stephen Hales
• Henry Dixon
• Ernst Münch

Seminal works

• taiz2015
• raven2013

Frequently asked questions

¿Qué es el potencial hídrico?

El potencial hídrico es una medida de la energía libre del agua por unidad de volumen; el agua se mueve espontáneamente de regiones de mayor a menor potencial hídrico, y en las plantas combina la concentración de solutos y la presión física.

¿Por qué se cierran los estomas durante la sequía?

Bajo estrés hídrico, la hormona ácido abscísico desencadena la pérdida de turgencia de las células guarda, cerrando los estomas para conservar el agua a costa de una reducción en la absorción de dióxido de carbono y la fotosíntesis.