Relaciones Hídricas

• Acuaporinas (AQP)


  Proteínas de transporte tipo canal que regulan la permeabilidad de la membrana al H2O, excluyendo iones y metabolitos. Tienen dominios transmembrana hidrofóbicos y un poro hidrofílico regulado por brazos ("gating"). Generalmente se encuentran en el tonoplasto (TP) o plasmalema (PM)
• Acuaporinas (AQP)


  • Mantienen homeostasis hídrica regulando la entrada de H2O al TP
  • Responden a alteraciones del estado celular (sequía, deshidratación, salinidad, ABA)
  • Su expresión está regulada a nivel transcripcional
• La sobreexpresión de acuaporinas produce cambios en la conductividad hidráulica de raíces, tasas de transpiración, estado celular, y recuperación de la marchitez. Tienen un papel en la tolerancia al estrés hídrico
• Modelo de participación de las acuaporinas en la inmunidad de las plantas


  1. Percepción de PAMP conduce a activación del complejo receptor inmunitario

  2. BAK1 y OST1 activan NADPH oxidasa y PIP1;2

  3. Fosforilación de PIP1;2 por BAK1 y/o OST1 activa transporte de H2O2, induciendo cierre estomático y PTI

  4. PIP1;4 también transporta H2O2 apoplástico al citoplasma, orquestado por SAR o PTI

  5. PIP1;3 interactúa con harpin Hpa1 para mediar translocación del efector PthXo1

  
• Movimiento estomático


  Apertura y cierre dependen de la presión de turgencia, que a su vez depende de cambios en el potencial hídrico (mecanismo hidropasivo) o cambios activos en el potencial hídrico (mecanismo hidroactivo)
• Mecanismo de apertura estomática


  1. Aumento de la concentración de solutos en las células oclusivas

  2. Reducción del potencial osmótico, entrada de iones K+

  3. Absorción pasiva de K+ inducida por bombeo activo de H+ por H+ ATPasa

  4. Entrada de Cl- para equilibrar K+, activación de PEP carboxilasa y producción de malato

  
• Mecanismo de cierre estomático


  1. Reducción de la actividad de la H+ ATPasa

  2. Cierre de canales de entrada de K+, apertura de canales de salida

  3. Salida de Cl- y conversión de malato a almidón

  4. Salida de agua, reducción de la turgencia y cierre del estoma
• La luz azul activa la H+ ATPasa, generando hiperpolarización de la membrana y apertura estomática
• Factores que determinan las respuestas estomáticas al estado hídrico


  • Diferencia de presión de vapor entre hoja y aire
  • Temperatura foliar y ambiental
  • Concentración de ácido abscísico en el apoplasto

  
• Otros factores que afectan el control estomático


  • Estado hídrico del suelo
  • Edad de la hoja
  • Enfermedades
  • Estado nutricional de la planta
• Control estomático


  Afectado por la concentración de CO2 intercelular, la luz (fotosíntesis y fotosistema dependiente de luz azul), y el estado hídrico

  
• Factores que afectan las respuestas estomáticas al estado hídrico


  • Estado hídrico del suelo
  • Edad de la hoja
  • Enfermedades
  • Estado nutricional de la planta
• Ci


  Concentración de CO2 intercelular
• Plantas C3 y C4 tienen concentraciones de Ci de 230 y 130 ppm, respectivamente
• Control estomático afectado por


  1. Ci (CO2 intercelular)

  2. Luz

  3. Estado hídrico

  
• Alta luz


  Induce fotosíntesis, reduce CO2, estoma se abre
• Baja luz


  Activa fotosistema dependiente de luz azul, estoma se abre
• Bajo potencial hídrico foliar o radical


  Produce síntesis de ácido abscísico
• Alta [ABA]


  Cierre estomático
• Alta [ABA]


  Aumenta Ca++ del citosol y otras actividades, cierre estomático
• Transpiración


  Pérdida de agua de la planta en forma de vapor de agua, primariamente ocurre en las cámaras subestomáticas
• 90% de la transpiración ocurre por estomas, muy poco por cutícula o lenticelas
• Transpiración


  Depende del gradiente de presiones de vapor entre la humedad en la cámara subestomática y la humedad del exterior
• Factores que determinan la transpiración (E)


  • Resistencia foliar (estomática y cuticular)
  • Resistencia de la capa limitante

  
• Capa límite


  Distancia a la cual el potencial hídrico del aire con vapor de agua desde un líquido es igual al potencial hídrico del aire bien afuera
• Métodos para medir transpiración


  • Gravimétrico (lisímetros y potómetro)
  • Intercambio de gases
  • Flujo de savia
  • Balance hídrico
• Osmoregulación


  Proceso por el cual las plantas mantienen el crecimiento celular en condiciones de déficit hídrico, aumentando la cantidad de solutos o ajustando la plasticidad y el turgor umbral de la pared celular

  
• Plantas resistentes a déficit hídrico y salino pueden regular el turgor dentro de ciertos rangos o ajustar la elasticidad de la pared y los valores umbrales
• Plantas hidrófitas


  Plantas adaptadas a condiciones de abundancia de agua
• Plantas xerófitas


  Plantas adaptadas a condiciones de escasez de agua
• Flujos encima del dosel y evapotranspiración


  Remolinos (eddies) tienden a aumentar de tamaño con la altura, llevando moléculas como una sola unidad, cambiando de tamaño continuamente
• Flujos encima del dosel y evapotranspiración


  Densidad de flujo neto de CO2 y vapor de agua desde o hacia la capa de aire turbulento sobre la comunidad vegetal

  
• Coeficientes de difusión de remolinos (eddies)


  Pueden tener el mismo valor para CO2 y vapor de agua, debido a su movimiento aleatorio por cambios de presión y su movimiento de mezcla que representa más o menos el movimiento de difusión
• Evaporación


  Proceso por el cual el agua es transferida desde la superficie terrestre hacia la atmósfera, incluyendo evaporación directa y transpiración de las plantas
• Evapotranspiración


  Transferencia total de agua desde una superficie vegetada a la atmósfera
• La evapotranspiración se cuantifica en diversos contextos como producción vegetal, planificación y gestión de recursos hídricos, y estudios ambientales y ecológicos
• Balance energético


  La energía radiativa (Ra) se usa en evaporar el agua (E) y calentar las superficies (calor latente y calor sensible)
• La energía invertida en la fotosíntesis no se considera en este balance energético ya que es despreciable
• Medición del calor sensible (H)


  Mediante escintilómetro y LIDAR
• Balance hídrico


  Procedimiento para relacionar los promedios mensuales de precipitación (P) y evapotranspiración potencial (ETP)