Antioxidantes y fotoprotección en dos especies con metabolismo ácido de las crasuláceas en una selva baja de Yucatán / Claudia González Salvatierra

Tesis (Doctorado en Ciencias y Biotecnología de Plantas) .-- Centro de Investigación Científica de Yucatán, 2009.

La luz aun cuando es requerida para la fotosíntesis, puede afectar otros procesos de las plantas. Por ejemplo, la exposición parcial a un exceso de luz en las plantas adaptadas a la sombra, produce un exceso de energía de excitaciónque, resulta en un estrés fotoxidativo que es controlado por eventos de óxido-reducción en las cercanías del fotosistema II (PS II). Por otra parte, las plantas adaptadas a alta luminosidad presentan una alta capacidad fotosintética que les proporciona un nivel parcial de fotoprotección, en tanto que las plantas con el metabolismo ácido de las crasuláceas (CAM) pueden proporcionar una mayor protección manteniendo el transporte de electrones, cuando las plantas C3 no pueden hacerlo. La tolerancia de las plantas CAM a condiciones de estrés ambiental se ha relacionado con diferentes mecanismos de respuesta (e.g. adaptaciones estructurales para la captación y almacenamiento de agua y soportar períodos de sequís). El objetivo de este trabajo fue determinar los mecanismos de respuesta de fotoprotección, en ambientes contrastantes de radiación, de dos especies de bromeliáceas CAM con diferente forma de vida (la epífita Tillandsia brachycaulus y la terrestre Bromelia karatas) en la selva baja caducifolia del Parque Nacional Dzibilchaltún, Yucatán. Los parámetros del funcionamiento fotosintético, (la tasa de transferencia de electrones, la eficiencia cuántica de PSII y el punto de saturación a la luz), además de la acides titulable, el potencial hídrico y la cuantificación de pigmentos fotosintéticos (capítulo II), así como la cuantificación de metabolitos con actividad antioxidante (Capitulo III), y la localización de las antocianinas en las hojas y la descripción de los caracteres morfoanatómicos (capitulo IV), se estudiaron en función de la variabilidad estacional del ambiente lumínico. Ambas especies presentaron un comportamiento contrastante en cuanto a los límites de tolerancia al ambiente luínico durante las temporadas de lluvia y sequía. Ambas presentaron adaptaciones morfoanatómicas para disminuir la pérdida de agua por transpiración, haciendo más eficiente la fotosíntesis. Durante la temporada de sequiía se presentó la mayor incidencia de flujo de fotones para la fotosíntesis (FFF), por lo que las plantas expuestas de T. brachycaulus presentaron fotoinactivación, y disminución de la eficiencia cuántica del PSII, siendo más susceptibles de daño fotooxidativo. En este sentido, T. brachycaulos produce metabolitos con actividad antioxidante, que protegen al menos parcialmente al aparato fotosintético de daño oxidativo, y presenta eficientes mecanismos fisiológicos para aumentar su fotoprotección. La acumulación de antocianinas en la epidermis de las hojas expuestas de T. brachycaulos, principalmente durante la temporada de sequía, estuvo relacionada con un aumento en la exposición de las plantas a altos niveles de FFF y a la disminución de la disponibilidad de agua, indicando que la función de estos pigmentos es la protección de los cloroplastos durante períodos de alto FFF o estrés por sequía. Por otra parta B. karatas presentó importantes caracteres morfoanatómicos de adaptación a alta radiación, incluyendo un mecanismo altamente eficiente de disipación de la luz (e.g. aunmento en la concentración de carotenoides que permiten la disipación de la energía en forma de calor), por lo que no presentó fotoinhibición. Al mismo tiempo B. karatas presentó pédida de los pigmentos fotosintéticos, principalmente clorofilas, como una estrategia para disminuir la captación de energía y evitar la fotooxidación. Por otra parte y a pesar de las plantas expuestas de B. karatas presentan unca coloración roja en la epidermis, esta coloración no estuvo relacionada con la producción de antocianinas, indicando que la pigmentación observada pudo deberse a la producción de otros metabolitos de fotoprotección (e.g. flavonoides o carotenoides). Los resultados indican que las estrategias anatómicas y fisiológicas especializadas en ambas bromeliáceas CAM están relacionadas con su tolerancia a la radiación, su hábito de crecimiento y su capacidad para enfrentar limitaciones hídricas y de nutriimentos durante la temporada de sequí en esta selva baja caducifolia.