Las estrategias del clavelito antártico para resistir en la Antártica y en la cordillera

El clavelito antártico (Colobanthus quitensis, de la familia Caryophyllaceae) posee una amplia distribución desde la Antártica marítima hacia América del Sur a través de la cadena montañosa.

Se ha sugerido que las poblaciones antárticas y las provenientes de la cordillera de los Andes son ecotipos, es decir, son poblaciones adaptadas a su ambiente particular. Si bien ambos ecotipos están expuestos a bajas temperaturas y alta intensidad lumínica durante su periodo de crecimiento, la frecuencia y magnitud de estas condiciones adversas difiere en ambos sitios.

El ecotipo antártico durante su periodo de crecimiento (de alrededor de 3 meses) está expuesto a muy bajas temperaturas durante todo el día (0 a 6 ºC) y la mayoría de los días son nublados con sólo un 20% de días soleados (fig. 2). Por otro lado, el periodo de crecimiento para el ecotipo andino (fig. 3) es mayor (alrededor de 7 meses), con más días soleados en verano y temperaturas diarias más variables (0 a 22 ºC).

La absorción de altas cantidades de luz puede ser perjudicial para las plantas, porque al recibir más energía lumínica que la necesaria para su funcionamiento no son capaces de procesarla y pueden generar oxidantes. Este daño puede incrementarse en condiciones de baja temperatura, afectando el crecimiento e incluso la sobrevivencia de las plantas. Sin embargo, las plantas han desarrollado diferentes mecanismos de protección para disminuir la absorción lumínica y disipar el exceso de energía absorbida.

Un primer nivel de fotoprotección está dado por la disminución del tamaño de los complejos cosechadores de luz, evitando así que un exceso de luz sea absorbido. En un segundo nivel, cuando dicho exceso ya ha sido absorbido, la planta puede incrementar el uso de esta energía, principalmente a través de la fotosíntesis, o disiparlo y devolverlo al ambiente en forma de calor.

Es un gran enigma cómo el clavelito antártico logra establecerse, crecer y reproducirse bajo las condiciones altamente estresantes de la Antártica marítima y la cordillera de los Andes. Por esto, el objetivo de nuestro proyecto “Mecanismos de fotoprotección en Colobanthus quitensis en condiciones de fotoinhibición inducida por frío”, seleccionado en el I Concurso Nacional de Becas de Apoyo a Tesis de Doctorado en Temas Antárticos, del Inach, fue estudiar las estrategias de fotoprotección de estos dos ecotipos de C. quitensis en condiciones naturales.

Para llevar a cabo nuestra investigación, nos trasladamos a la Antártica marítima y la cordillera de los Andes (2700 msnm) donde estudiamos in situ las variaciones de la absorción lumínica, la eficiencia fotosintética y la capacidad de disipación térmica en un ciclo diurno. Estos parámetros fueron medidos también bajo condiciones controladas a una temperatura óptima de 15 ºC y a baja temperatura (4 ºC) para poder establecer diferencias entre los ecotipos.

La intensidad lumínica de la Antártica a mediodía en los días soleados llegó a ser tan alta como en la cordillera de los Andes; sin embargo y como era de esperarse, las temperaturas fueron siempre considerablemente menores.

No se observaron cambios en el tamaño de Lhcb2, una de las proteínas más importantes del complejo cosechador de luz en el ecotipo antártico, pero disminuyó fuertemente al mediodía en el ecotipo andino, indicando una menor absorción lumínica en ese momento.

La eficiencia del aparato fotosintético fue mantenida por ambos ecotipos, incluso a mediodía cuando la intensidad lumínica fue mayor, indicando que el estado de vitalidad de la planta no cambia con los cambios de temperatura e intensidad lumínica que ocurren durante el día. La eficiencia del uso de la energía tampoco varió con el transcurso del día en el ecotipo antártico, pero fue menor en el ecotipo andino al mediodía, indicando que en este último no toda la energía absorbida es utilizada en fotosíntesis. Esta disminución fue muy bien relacionada con un aumento importante de la disipación térmica en este ecotipo.

Las mediciones bajo condiciones controladas indican también que el ecotipo antártico es más eficiente que el ecotipo andino en el uso de la energía, a ambas temperaturas estudiadas, y que el ecotipo andino mantiene la vitalidad del aparato fotosintético disipando el exceso de energía como calor.

Finalmente, sugerimos que la mantención de los procesos fotoquímicos sería el principal proceso regulatorio que posee el ecotipo antártico y que esta estrategia sería de fundamental importancia para el aprovechamiento de la energía lumínica en su corto periodo de crecimiento.

Por otro lado, la disipación térmica sería una estrategia de regulación más importante en el ecotipo andino que en el antártico, lo que podría relacionarse con el mayor periodo de crecimiento e intensidad lumínica al que está expuesto en su ciclo de vida.

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