Las plantas existen en condiciones ambientales variables y a menudo desfavorables, lo que requiere el funcionamiento de una variedad de mecanismos adaptativos para su supervivencia bajo la acción de factores estresantes. El estudio de dichos mecanismos de adaptación y la identificación de formas de controlarlos abre amplias perspectivas para salvar los cultivos agrícolas en condiciones de sequía y altas temperaturas. desarrollo de la enfermedad, plagas y otros factores que amenazan la vida de las plantas. En la actualidad, la gran mayoría de investigadores están involucrados en el estudio de procesos de adaptación relativamente lentos que se desarrollan en el transcurso de las horas, días y semanas. Sin embargo, en el caso de un rápido desarrollo de factores estresantes, tales respuestas adaptativas pueden no ser lo suficientemente efectivas. Por lo tanto, Es importante identificar los mecanismos que conducen al desarrollo de cambios adaptativos en cuestión de minutos o decenas de minutos después de la aparición del factor de estrés.
Uno de esos mecanismos está relacionado con las respuestas eléctricas de las plantas, que son objeto de investigación realizada por Vladimir Sukhov, profesor asociado del Departamento de Biofísica, Universidad Estatal Lobachevsky de Nizhny Novgorod, y sus colegas. Han publicado un artículo "La tolerancia de la fotosíntesis a altas temperaturas se puede vincular a las respuestas eléctricas locales en las hojas de los guisantes, " en Fronteras en fisiología , como parte de un tema de investigación separado centrado en el papel de las señales eléctricas intercelulares en la adaptación y comunicación de las plantas.
Los investigadores han demostrado por primera vez que un aumento moderado de la temperatura de las hojas induce el desarrollo de pequeñas respuestas eléctricas que duran varios minutos. En aproximadamente la mitad de los experimentos, tales respuestas se observan incluso cuando la temperatura de la hoja aumenta a solo 30 ° C, es decir, en condiciones típicas del período estival. Un calentamiento más intenso (hasta 40 ° C y 45 ° C), que corresponde a temperaturas extremadamente altas durante la temporada de verano, provoca respuestas eléctricas adicionales en las hojas de las plantas. Este resultado es de fundamental importancia, ya que en estudios anteriores, las respuestas eléctricas se indujeron calentando las partes de la planta a una temperatura superior a 50 ° C. Los investigadores se preguntaron si las respuestas eléctricas que surgen bajo un fuerte calentamiento se pueden observar en condiciones naturales o en el campo. Los hallazgos de los científicos de Nizhny Novgorod muestran que esto es muy probable.
Sin embargo, el hecho de que se genere una respuesta eléctrica no prueba que participe en el proceso de adaptación. Investigaciones anteriores mostraron que las respuestas eléctricas causadas por el fuerte calentamiento preliminar de una porción de la planta tienen un efecto notable en el proceso fotosintético en la planta en su conjunto y, en particular, aumentar su resistencia a la acción posterior de las altas temperaturas. Al mismo tiempo, la posibilidad de un efecto positivo de las respuestas eléctricas inducidas por el calor sobre la resistencia al calor del proceso fotosintético requería un análisis adicional, que fue llevado a cabo por el Dr. Sukhov y su grupo. Se demostró que los parámetros de las señales eléctricas están estrechamente relacionados con la estabilidad térmica del proceso fotosintético. Se observa una mayor resistencia al calor para una mayor amplitud de respuestas eléctricas, con un mayor número de tales respuestas durante el calentamiento, y también en el caso de un umbral de temperatura más bajo para el desarrollo de la respuesta eléctrica. Los resultados muestran que la generación de respuestas eléctricas juega un papel esencial en el aumento de la estabilidad térmica de los procesos fotosintéticos en las hojas de las plantas. Adicionalmente, el desarrollo de tal efecto no requiere temperaturas extremadamente altas, y puede ocurrir en las condiciones de un día caluroso habitual.
Los resultados de esta investigación abren amplias perspectivas para el desarrollo de métodos para controlar la resistencia de las plantas agrícolas a las altas temperaturas controlando su capacidad para generar respuestas eléctricas. En particular, cuando existe la amenaza de altas temperaturas, que se puede estimar sobre la base de una previsión meteorológica, o en caso de detección temprana de daños térmicos en plantas en condiciones de campo, Es aconsejable utilizar métodos que faciliten la generación de respuestas eléctricas al calentamiento moderado de las hojas de las plantas. Uno de estos métodos consiste en tratar las plantas con hormonas del estrés, que puede afectar significativamente el estado de las plantas incluso a concentraciones activas muy bajas.
Por lo tanto, El trabajo de investigación de los científicos de Nizhny Novgorod abre el camino para controlar la resistencia de las plantas mediante la regulación de la electrogénesis. Sin embargo, para lograr este tipo de control, Es necesario implementar un sistema de retroalimentación que permita el diagnóstico temprano del daño por temperatura de una planta en particular (o un grupo de plantas) en condiciones de campo para tomar las medidas necesarias. La principal tarea actual del Dr. Sukhov y su equipo es crear un sistema de este tipo basado en el registro del índice reflectante de las hojas.
