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Los estomas son poros en forma de labio, rodeado por un par de células protectoras que controlan el tamaño de la abertura. El tamaño de los poros regula el flujo de dióxido de carbono (CO2), necesario para la fotosíntesis y la salida de vapor de agua a la atmósfera -transpiración.
La transpiración enfría y humedece la atmósfera sobre la vegetación, modera el clima y las precipitaciones en aumento. Los estomas influyen en la velocidad a la que las plantas pueden absorber el CO2 de la atmósfera, lo que afecta a la productividad de las plantas y la concentración de CO2 atmosférico. Entender el estoma es importante para la investigación del cambio climático.
Los modelos actuales de cambio climático utilizan las descripciones de la respuesta estomática basado en el análisis estadístico de los estudios realizados con pocas especies de plantas. Este enfoque no se basa en una sólida comprensión de los mecanismos de regulación estomática y proporciona una base pobre para la extrapolación a las condiciones ambientales.
“Los científicos han estado estudiando los estomas por lo menos durante 300 años. Es increíble que no hemos tenido buen conocimiento sobre los mecanismos reguladores que controlan la cantidad de estomas que se abren o cierran en respuesta a un entorno en constante evolución”, comentó el co-autor Joseph Berry de la Universidad Carnegie .
Por primera vez, estos investigadores observaron cómo el intercambio de energía y vapor de agua en la superficie externa de la hoja están vinculados a los procesos dentro de la hoja. Ellos encontraron que la energía de la radiación absorbida por los pigmentos y agua dentro de la hoja influye en cómo los niveles de control estomas agua.
“En este estudio se ilumina una hoja de girasol con una luz incandescente que se filtra para incluir o excluir cerca de la luz infrarroja (NIR> 700 nm)”, comentó Berry. “Cuando la luz del infrarrojo cercano se aplicó, los estomas respondieron abriéndose indirectamente y estimulando la fotosíntesis. La luz de diferentes colores generó la apertura de los estomas similares a los insumos de energía”.
Los científicos replicaron el experimento con otras cinco especies de plantas y más de un rango de niveles de dióxido de carbono y de temperaturas. Los investigadores también desarrollaron un modelo basado en el balance energético del sistema de la hoja para simular las respuestas. Los resultados del modelo han imitado los resultados del laboratorio.
Se ha supuesto que las células que forman el poro de guardia tienen sofisticados sistemas de procesamiento de información sensorial y haciendo uso de las claves del entorno de luz y otros para ajustar los poros. El avance de esta investigación es que es la primera en demostrar que la regulación de la tasa de pérdida de agua por los estomas está vinculada a los procesos físicos que ocurren en lo profundo de la hoja.
“Esto significa que el actual modelo de lo que impulsa a los estomas para cambiar su tamaño tiene que cambiar”, señaló el coautor del Roland Pieruschka, una Marie Curie Fellow de la Unión Europea en la Institución Carnegie (en la actualidad en el Centro de Investigación de Jülich, en Alemania). “Por un largo tiempo los investigadores han pensado que el calor del sol, que es absorbida por los pigmentos, se mueve de celda a celda hasta que llega a las cavidades debajo de los estomas en donde la evaporación ha sido pensado que tiene lugar. Esto probablemente ocurre hasta cierto punto, pero los resultados presentados aquí son más consistentes con nuestra hipótesis de que gran parte de este calor se transfiere a través de espacios de aire dentro de la hoja que está saturada de vapor de agua. Esta diferencia clave es crucial para entender el trabajo seminal de Otto Lange en la década de 1970, en las respuestas de estomas a la humedad, se puede encajar en un concepto de la hoja escala de la regulación de los estomas.
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