Durante siglos, los científicos han sabido que las plantas "respiran" a través de poros microscópicos en sus hojas llamados estomas. Estas diminutas válvulas actúan como guardianes que equilibran la entrada de dióxido de carbono en la hoja para la fotosíntesis con la pérdida de vapor de agua desde la hoja hacia la atmósfera.
Ahora, investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign han desarrollado una nueva herramienta que les permite observar y cuantificar este proceso en tiempo real y bajo condiciones ambientales estrictamente controladas.
El estudio, publicado en la revista Plant Physiology, presenta un sistema denominado "Stomata in-Sight", que resuelve un desafío técnico de larga data en la biología vegetal: cómo observar los movimientos microscópicos de los poros estomáticos mientras se mide simultáneamente cuánto gas intercambian con la atmósfera.
Los estomas de las plantas son fundamentales para la agricultura global. Cuando se abren, las plantas obtienen el carbono que necesitan para crecer, pero también pierden agua. Por ello, comprender cómo el número y el funcionamiento de estos poros determinan la eficiencia del intercambio gaseoso fotosintético es clave para desarrollar cultivos que requieran menos agua y puedan producir de forma fiable alimentos, biocombustibles y bioproductos en situaciones y zonas de estrés por sequía.
"Tradicionalmente, teníamos que elegir entre ver los estomas o medir su función", explicó el equipo de investigación.
Los métodos anteriores solían implicar la realización de impresiones de las hojas (como un molde dental), lo que solo proporcionaba una imagen estática, o el uso de microscopios estándar que observan la hoja sin poder controlar las condiciones a las que esta está expuesta. Esto es relevante porque los estomas son extremadamente sensibles a variaciones en casi todos los aspectos del entorno.
Una ventana al interior de la hoja
El nuevo sistema "Stomata in-Sight" integra tres tecnologías complejas en una sola:
- Microscopía confocal en vivo: una potente técnica de imagen que utiliza láseres para crear vistas detalladas en tres dimensiones de células vivas sin seccionar la planta.
- Intercambio gaseoso foliar: sensores de alta precisión que miden exactamente cuánto CO₂ absorbe la hoja y cuánta agua libera.
- Control ambiental: una cámara que permite a los investigadores manipular la luz, la temperatura, la humedad y los niveles de dióxido de carbono para imitar condiciones reales.
Al combinar estos elementos, el equipo puede observar con precisión cómo responden los estomas a las variaciones del entorno.
Por qué es importante
Esta visión de alta definición de la fisiología vegetal podría revolucionar la mejora genética de cultivos. Al comprender las señales mecánicas y químicas precisas que provocan la apertura o el cierre de los estomas, y cómo esto se ve influido por el número de estomas en una hoja, los científicos pueden identificar rasgos genéticos que conduzcan a plantas "más inteligentes": cultivos que utilicen el agua de la forma más eficiente posible. Esto es crucial, ya que el agua es el factor ambiental que más limita la producción agrícola.
El sistema fue desarrollado por Joseph D. Crawford, Dustin Mayfield-Jones, Glenn A. Fried, Nicolas Hernandez y Andrew D.B. Leakey, del Departamento de Biología Vegetal y del Instituto de Biología Genómica de la Universidad de Illinois.
Fuente: phys.org
