¿Cómo pueden las coníferas que se utilizan, por ejemplo, como árboles de Navidad, mantener sus agujas verdes durante el invierno boreal cuando la mayoría de los árboles pierden sus hojas? La ciencia no ha proporcionado una buena respuesta a esta pregunta, pero ahora un equipo internacional de científicos, incluidoinvestigadores de la Universidad de Umeå, ha descifrado que un atajo en la maquinaria fotosintética permite que las agujas de los pinos se mantengan verdes. El estudio fue publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
En invierno, la energía de la luz es absorbida por las moléculas de clorofila verde, pero no puede ser utilizada por las reacciones posteriores en la maquinaria fotosintética, ya que las temperaturas bajo cero detienen la mayoría de las reacciones bioquímicas. Esto es especialmente un problema a principios de la primavera cuando las temperaturas aún pueden ser muy bajas., pero la luz solar ya es fuerte y el exceso de energía de la luz puede dañar las proteínas de la maquinaria fotosintética.Los investigadores demostraron que el aparato fotosintético está cableado de una manera especial que permite que las agujas de pino permanezcan verdes todo el año.
En condiciones normales, los dos fotosistemas, las dos unidades funcionales donde la energía luminosa se absorbe y se convierte en energía química, se mantienen separados entre sí para evitar un atajo y permitir una fotosíntesis eficiente. En invierno, la estructura del tilacoideLa membrana, donde se encuentran los dos fotosistemas, se reorganiza, lo que pone los dos fotosistemas en contacto físico.Los investigadores demostraron que el fotosistema II dona energía directamente al fotosistema I y este modo de atajo protege la clorofila verde y las agujas cuando las condiciones se vuelven duras.
"Hemos seguido varios pinos que crecen en Umeå en el norte de Suecia durante tres temporadas", dice Pushan Bag, estudiante de doctorado en la Universidad de Umeå, quien ha recolectado muestras durante todo el año y realizado muchos de los análisis. "Era esencial quepodríamos trabajar con agujas "directamente desde el exterior" para evitar que se ajustaran a las temperaturas más altas en el entorno del laboratorio antes de analizarlas, por ejemplo, con microscopía electrónica que usamos para visualizar la estructura de la membrana tilacoide ".
Todas las plantas tienen válvulas de seguridad para hacer frente al exceso de energía luminosa que se disipa como calor o como luz fluorescente. Sin embargo, solo las coníferas parecen tener válvulas tan poderosas que pueden mantener intacto el aparato fotosintético durante el invierno boreal extremo.El equipo de investigación combinó la bioquímica y el análisis de fluorescencia ultrarrápida, un método muy sofisticado que puede resolver la luz de fluorescencia de la clorofila en una escala de tiempo de picosegundos. De esta manera, pudieron demostrar cómo las agujas de pino manejan el exceso de energía lumínica para proteger su sensible aparato fotosintético del daño.
"Necesitábamos ajustar el equipo para estudiar las agujas de pino en temperaturas frías a fin de atrapar el mecanismo único", explica Volha Chukhutsina de Vrije Universiteit Amsterdam, quien ha realizado gran parte del análisis de fluorescencia ultrarrápida. "También probamos agujas de abeto, peroeran difíciles de encajar bien en el equipo ".
Alfred Holzwarth, quien ha desarrollado las mediciones de fluorescencia resueltas en el tiempo, agrega: "Las agujas de pino nos dieron la oportunidad de estudiar este mecanismo de atajo, también llamado desbordamiento, ya que realmente muestran una adaptación extrema".
El estudio se realizó con pinos, pero los investigadores creen que el mecanismo es probablemente similar para otras especies de coníferas, como los abetos y abetos típicos de los árboles de Navidad, porque su aparato fotosintético es similar.
"Esta notable adaptación no solo nos disfruta durante la Navidad, sino que de hecho es extremadamente importante para la humanidad", dice el profesor Stefan Jansson de la Universidad de Umeå. "¿Las coníferas no hubieran podido sobrevivir en climas invernales extremadamente severos en vastas áreas del hemisferio norte?Es posible que no hayan sido colonizadas ya que las coníferas proporcionaban leña, vivienda y otras necesidades. Aún hoy forman la base de la economía en la mayor parte de la región de la taiga circumpolar ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Umea . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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