Respiratory response to temperature variations under drought in evergreen Nothofagus species from Chile and New Zealand.

Abstract

En los últimos años se ha postulado que la frecuencia e intensidad de la sequía probablemente incremente en el planeta. A pesar que la sequía tiene mayor efecto inhibitorio sobre la fotosíntesis que la respiración, poco se sabe sobre el efecto del déficit hídrico sobre la respiración a nivel fisiológico y la evidencia experimental no ha mostrado un claro patrón de respuesta respiratoria al déficit hídrico. En su tolerancia al clima y en otros muchos atributos las especies siempreverdes de Nothofagus de Chile y Nueva Zelandia resultan ser muy similares. Se investigó la respuesta de la respiración a la temperatura bajo déficit hídrico, y como cambios en la disponibilidad hídrica podrían afectar el balance de carbono. Se estudió la respuesta fisiológica de la fotosíntesis y la respiración en sus respectivos hábitats de crecimiento e invernadero. Una idea general es que especies más tolerantes a la sequía tanto en Chile como en Nueva Zelandia (N. dombeyi y N. solandri; respectively) son capaces de un mayor ajuste en su respiración que sus contrapartes menos tolerantes (N. nitida y N. menziesii) lo cual les permitiría mantener un positivo balance de carbono bajo estrés hídrico. Además, se estudió los mecanismos fisiológicos involucrados en el ajuste de la respiración bajo sequía y el rol de la vía alternativa (AP). Este parece ser un importante mecanismo que permitiría a las plantas hacer frente a la baja disponibilidad de agua contribuyendo al ajuste en la respiración. Se midió asimilación de carbono (Asat) y respiración oscura (Rd) en un ciclo de sequía y posterior rehidratación. Además, cambios en ambas vías respiratorias mitocondriales fueron evaluados mediante la técnica de fraccionamiento de isótopos de oxígeno y análisis de proteínas. Se sugiere que las especies más tolerantes al estrés hídrico parecen ser más favorecidas en su ganancia de carbono cuando la disponibilidad hídrica disminuye moderadamente durante el verano. A pesar que las especies de Nothofagus mostraron diferentes Asat y Rd, todas las especies fueron capaces de mantener un x homeostatico Rd/Asat foliar durante la estación de verano lo cual fue atribuido a la correlación positiva entre fotosíntesis y respiración. Cuando el estrés hídrico fue lo suficientemente severo para suprimir la fotosíntesis, la respiración fue variable entre las especies. N. solandri y N. nitida fueron más flexible en su respuesta respiratoria, incrementando la respiración a moderado déficit hídrico, pero incrementando Rd bajo estrés hídrico severo. N. dombeyi y N. menziesii no cambiaron su respiración bajo ningún nivel de déficit hídrico. El no cambio de la respiración en estas especies, generó que bajo estrés hídrico severo la proporción Rd/Asat fuera significativamente incrementada, indicando un fuerte desbalance en la ganancia de carbono. Respecto a los análisis de discriminación isotópica (D), encontramos que D no cambió a lo largo del tratamiento de déficit hídrico lo que fue interpretado como flujo constante de electrones a través de la CP. Sin embargo, la abundancia de proteínas (AOX/COX) cambió. Los resultados sugieren que la diferencial tolerancia a la sequia reportada para los Nothofagus siempreverdes está particularmente relacionada con su respuesta fotosintética a estrés hídrico leve a moderado. Sin embargo, cuando el déficit hídrico incrementa lo suficiente para suprimir la fotosíntesis, el mantenimiento de la respiración resulta vital para soportar el metabolismo y en última instancia la supervivencia de estas especies bajo condiciones de severo y prolongado estrés hídrico. Finalmente, se sugiere que AP probablemente puede cumplir un rol importante durante y posterior a un déficit hídrico, trabajando junto con la CP para incrementar la energía y ayudando a regenerar los mecanismos osmorregulatorios que pueden haber sido dañados durante el déficit hídrico.