Mecanismos fisiológicos de respuesta de la cebada al impacto de la sequía y el elevado CO2 : adaptación al cambio climático

251 p. : il., col.Los cambios en la concentración de CO2 y en la disponibilidad hídrica afectan a varios procesos fisiológicos en las plantas. En general, una concentración de CO2 elevada aumenta la biomasa, el crecimiento de las raíces y el área total de las hojas, y altera las tasas de fotosíntesis neta, la conductancia estomática y la eficiencia en el uso del agua. No obstante, la magnitud de tales respuestas depende de la disponibilidad de otros recursos como la del nitrógeno del suelo, la temperatura o la luz. Sin embargo, el factor más limitante para la productividad de los ecosistemas terrestres es el agua. De ese modo, la interacción entre la elevada [CO2] y el agua del suelo es de capital relevancia para la comprensión de la respuesta de las plantas frente al Cambio Climático. En esta tesis se ha analizado el efecto combinado del enriquecimiento de CO2 y el estrés hídrico en cebada (Hordeum vulgare cv. Iranis) durante la imposición progresiva de sequía, cuantificando las respuestas fisiológicas tanto desde el punto de vista de las relaciones hídricas como del intercambio gaseoso, la fotoquímica de la fotosíntesis, la asimilación de nitrógeno y el crecimiento, determinando, además, la capacidad de las plantas para recuperarse de la sequía a la concentración de CO2 actual o a la que se prevé para el futuro. Nuestros resultados muestran que plantas de cebada creciendo en riego y elevada [CO2] presentan un mejor estado hídrico, mayor asimilación de C, menor pérdida de agua por transpiración, mayor asimilación de N y mayor contenido de proteínas totales y de pigmentos que las plantas en riego y [CO2] ambiental. Por otro lado, la sequía afecta negativamente a todos los parámetros hídricos analizados, a la fotosíntesis, a la asimilación de N, así como a la concentración de proteínas y pigmentos fotosintéticos. Al analizar el efecto combinado de la sequía y la elevada [CO2] se ha observado menor efecto de la sequía que en plantas de [CO2] ambiental. El contenido hídrico foliar y del suelo descienden menos, las tasas de fotosíntesis se mantienen durante más tiempo, la asimilación de N se ve menos afectada y el crecimiento es más elevado que en plantas de [CO2] ambiental. Por otro lado, al restablecer el riego en plantas de sequía se observa que en la mayoría de parámetros analizados el efecto de la sequía revierte bajo ambas [CO2]. Todo ello pone de manifiesto que bajo condiciones futuras de [CO2] la fisiología de la cebada se vería menos afectada por la sequía que en condiciones de CO2 ambiental, retrasando durante un periodo de tiempo más prolongado las repercusiones negativas de la falta de precipitaciones que acompañan al Cambio Climático.Agradezco a las siguientes entidades que han permitido la realización de este trabajo: · Ministerio de Educación y Ciencia: MEC (DGESIC) PB1998-0148, BFI 2001- 03391. · Gobierno Vasco: GV PI-1999-52, K-EGOKITZEN; Grupo de investigación IT 326-10. · Universidad del País Vasco (UPV/EHU): UPV 118.310-G07/2001, Cátedra UNESCO 07/02, UPV GIU 07/43

Sorghum bicolor prioritizes the recovery of its photosynthetic activity when re-watered after severe drought stress, while manages to preserve it under elevated CO2 and drought

Understanding plant response and resilience to drought under a high CO2 environment will be crucial to ensure crop production in the future. Sorghum bicolor is a C4 plant that resists drought better than other crops, which could make it a good alternative to be grown under future climatic conditions. Here, we analyse the physiological response of sorghum under 350 ppm CO2 (aCO2) or 700 ppm CO2 (eCO2) with drought (D) or without drought (WW) for 9, 13 and 16 days; as well as its resilience under long (R1: 9D + 7R) or short (R2: 13D + 3R) recovery treatments. Sorghum showed elevated rates of gs under aCO2 and WW, which resulted in a significant decrease in Ψw, gs, E, ΦPSII, Fv’/Fm′ when exposed to drought. Consequently, A was greatly decreased. When re-watered, both re-watering treatments prioritized A recovery by restoring photosynthetic machinery under aCO2, whereas under eCO2 plants required little recovery since plant were hardly affected by drought. However, sorghum growth rate for aboveground organs did not reach control values, indicating a slower long-term recovery. Overall, these results provide information about the resilience of sorghum and its utility as a suitable candidate for the drought episodes of the future.This research was financially supported by grant GRUPO Gobierno Vasco-IT022-16. X. S. Martínez-Goñi is the recipient of a grant from Departamento de Universidades e Investigación del Gobierno Vasco (Spain). A. Robredo was the recipient of a grant from Departamento de Educación, Universidades e Investigación del Gobierno Vasco (Spain)

Mecanismos fisiológicos de respuesta de la cebada al impacto de la sequía y el elevado CO2 : adaptación al cambio climático

251 p. : il., col.Los cambios en la concentración de CO2 y en la disponibilidad hídrica afectan a varios procesos fisiológicos en las plantas. En general, una concentración de CO2 elevada aumenta la biomasa, el crecimiento de las raíces y el área total de las hojas, y altera las tasas de fotosíntesis neta, la conductancia estomática y la eficiencia en el uso del agua. No obstante, la magnitud de tales respuestas depende de la disponibilidad de otros recursos como la del nitrógeno del suelo, la temperatura o la luz. Sin embargo, el factor más limitante para la productividad de los ecosistemas terrestres es el agua. De ese modo, la interacción entre la elevada [CO2] y el agua del suelo es de capital relevancia para la comprensión de la respuesta de las plantas frente al Cambio Climático. En esta tesis se ha analizado el efecto combinado del enriquecimiento de CO2 y el estrés hídrico en cebada (Hordeum vulgare cv. Iranis) durante la imposición progresiva de sequía, cuantificando las respuestas fisiológicas tanto desde el punto de vista de las relaciones hídricas como del intercambio gaseoso, la fotoquímica de la fotosíntesis, la asimilación de nitrógeno y el crecimiento, determinando, además, la capacidad de las plantas para recuperarse de la sequía a la concentración de CO2 actual o a la que se prevé para el futuro. Nuestros resultados muestran que plantas de cebada creciendo en riego y elevada [CO2] presentan un mejor estado hídrico, mayor asimilación de C, menor pérdida de agua por transpiración, mayor asimilación de N y mayor contenido de proteínas totales y de pigmentos que las plantas en riego y [CO2] ambiental. Por otro lado, la sequía afecta negativamente a todos los parámetros hídricos analizados, a la fotosíntesis, a la asimilación de N, así como a la concentración de proteínas y pigmentos fotosintéticos. Al analizar el efecto combinado de la sequía y la elevada [CO2] se ha observado menor efecto de la sequía que en plantas de [CO2] ambiental. El contenido hídrico foliar y del suelo descienden menos, las tasas de fotosíntesis se mantienen durante más tiempo, la asimilación de N se ve menos afectada y el crecimiento es más elevado que en plantas de [CO2] ambiental. Por otro lado, al restablecer el riego en plantas de sequía se observa que en la mayoría de parámetros analizados el efecto de la sequía revierte bajo ambas [CO2]. Todo ello pone de manifiesto que bajo condiciones futuras de [CO2] la fisiología de la cebada se vería menos afectada por la sequía que en condiciones de CO2 ambiental, retrasando durante un periodo de tiempo más prolongado las repercusiones negativas de la falta de precipitaciones que acompañan al Cambio Climático.Agradezco a las siguientes entidades que han permitido la realización de este trabajo: · Ministerio de Educación y Ciencia: MEC (DGESIC) PB1998-0148, BFI 2001- 03391. · Gobierno Vasco: GV PI-1999-52, K-EGOKITZEN; Grupo de investigación IT 326-10. · Universidad del País Vasco (UPV/EHU): UPV 118.310-G07/2001, Cátedra UNESCO 07/02, UPV GIU 07/43