Desarrollo del crecimiento

Los brotes de los árboles necesitan mantas acogedoras para la primavera en lugar del invierno

Puede ser que los brotes en invierno estén 'en pausa' y, de hecho, estén preparados para proteger su contenido en el cambiante clima primaveral.
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Los árboles tienen diferentes adaptaciones para hacer frente al invierno. Se dice que las escamas de los cogollos o catafilos (formas de hojas más externas de un cogollo) proporcionan una barrera física que protege las hojas nuevas del entorno hostil, pero más de 40 familias de plantas con flores no las tienen. Esto plantea la pregunta de por qué algunas plantas leñosas tienen escamas y otras no.

Kristel Schoonderwoerd y Guillermo Friedman en la Universidad de Harvard encontró que las escamas de los cogollos no son necesariamente una adaptación a los ambientes invernales de los árboles templados como las nueces y los nogales. Los investigadores siguieron con delicadeza la formación de más de 2000 hojas, usaron micro-CT y reconstruyeron un árbol evolutivo de tipos de yemas terminales en Juglandaceae. El equipo propone que las escamas de los cogollos no evolucionaron principalmente para proteger los cogollos de las condiciones invernales, sino para protegerlos de las condiciones ambientales en la temporada de crecimiento.

Tres capullos fotografiados como paquetes verdes bien envueltos.
Brotes de nogal, nogal americano Shagbark y nogal americano. Fuente: Canva

Los experimentos se establecieron en Arnold Arboretum de la Universidad de Harvard en 2019 y consistieron en seis especies de árboles: nuez amarga (Carya cordiforme), nogal shagbark (Caria ovata), Nogal negro (Juglans negra), nuez de mariposa japonesa (Pterocarya rhoifolia), nuez de mariposa china (Pterocarya stenoptera) y Platycarya strobilacea (comúnmente llamado Platycarya). 

Entre abril y octubre, los investigadores midieron de forma no destructiva cada hoja y brote en reposo cada mes. Las medidas de hojas individuales a lo largo de cada eje (pecíolo) permitieron a los científicos rastrear si todas las hojas crecen al mismo ritmo, al mismo tamaño o si quizás en el medio, las hojas son más anchas y largas que las de la base.

El equipo también recolectó yemas terminales en los meses de invierno, primavera y verano para escanear micro-CT. Con base en investigaciones anteriores, se reconstruyó un árbol evolutivo molecular de 48 especies en Juglandaceae.

El seguimiento de la formación de brotes puede revelar cómo los árboles se adaptan a diferentes condiciones. Por ejemplo, investigaciones anteriores han demostrado que las plantas florecen antes que en el pasado debido al cambio climático, y los estudios fenológicos pueden ayudar a los agricultores a elegir variedades de cultivos de floración tardía o temprana para reducir los daños por heladas. 

La diversidad de morfologías de yemas y hojas de seis especies de árboles con amplios rangos de distribución en el este de Asia (EA) y América del Norte (NA). Abreviaturas: ab, brote axilar; c, catafila; cs, cicatriz catafila; lam, lámina; p, pecíolo. Adaptado de: Schoonderwoerd y Friedman, 2022

Schoonderwoerd y Friedman encontraron que el crecimiento de las yemas y las hojas variaba durante varias estaciones en las seis especies de árboles. La forma de la yema inicial no determinaba cómo crecería el resto de las hojas, pero en general, las hojas que pasaban el invierno eran típicamente más pequeñas y tenían una vida más corta. La relativa flexibilidad en los patrones de crecimiento muestra diferentes adaptaciones y estrategias a lo largo de la vida de un árbol.

Las hojas crecieron de manera diferente en el árbol de brotes desnudos en comparación con los árboles con brotes escamosos. Las hojas de las especies de tipo brote desnudo (pinta estenópteros) tenían las mismas proporciones a lo largo del pecíolo pero las proporciones variaban en las tres especies de cogollos escamosos (pinta rhoifolia, pl. estrobilácea y C. ovata). La formación de escamas de yema conduce a formas de hojas de transición en la temporada de crecimiento que podrían responder activamente a las señales ambientales, seguidas de la producción de hojas de follaje. La compensación entre retrasar las hojas del follaje y tener escamas en las yemas parece estar en la temporada de crecimiento, en lugar de la etapa inactiva (invierno). Entonces, tal vez las escamas de los cogollos no evolucionaron para proteger los cogollos de las condiciones invernales principalmente, sino para proteger los cogollos de las condiciones ambientales en la temporada de crecimiento.

“Con este trabajo, nuestro objetivo es mostrar que la evolución de las estructuras de las yemas en reposo en algunos árboles templados no ha sido determinada únicamente por las presiones selectivas del ambiente invernal, como las temperaturas frías y heladas”, escriben Schoonderwoerd y Friedman.

LEER EL ARTÍCULO

Schoonderwoerd, KM y Friedman, WE (2022) "Variación morfológica interespecífica en la organización de las yemas en reposo de Juglandoideae: ¿un cuento de invierno?" Annals of Botany, 129(6), https://doi.org/10.1093/aob/mcac050

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