Estrés abiótico

Estrés abiótico Concepto: Impacto negativo de los factores no vivos en los organismos vivos en un entorno específico.

Estrés abiótico. Impacto negativo de los factores no vivos en los organismos vivos en un entorno específico. La variable no viva debe influir en el medio ambiente más allá de su rango normal de variación para afectar adversamente el desempeño de la población o la fisiología individual del organismo de una manera significativa.

Tipos

El estrés abiótico dependiendo de la naturaleza del agente causal, puede dividirse en físico y químico.

Físico

Entre los físicos se encuentra la sequía, la salinidad (en su componente osmótico), las temperaturas extremas (calor, frio, congelación), la excesiva o insuficiente irradiación, la anaerobiosis producida por encharcamiento o inundación, el estrés mecánico producido por el viento o la excesiva compactación del suelo, y el inducido por heridas o lesiones.

Químico

El estrés químico es causado por la salinidad (en su componente iónico o tóxico), por la carencia de elementos minerales y por los contaminantes ambientales como el dióxido de azufre (SO₂), los óxidos de nitrógeno (NOx), los compuestos clorofluorocarbonados (CFC), el ozono (O₃) y los metales.

Estrés hídrico

De todos los recursos que la planta necesita para crecer y desarrollarse, el agua es el más importante y limitado; de acuerdo con esto, dentro de todos los tipos de estrés ambientales a los que las plantas pueden estar expuestas, el más importante es el estrés hídrico ya que este está ocasionado precisamente por un déficit de agua en los tejidos vegetales. En el estrés hídrico se incluyen el estrés por salinidad (en su componente osmótico), y el estrés por sequía. La salinidad está dada por un incremento de solutos (sales) en el agua del suelo o del medio en el que se desarrolla la planta, cuando esto ocurre se reduce el potencial hídrico de ese medio, y las plantas experimentan dificultades para absorber agua, esta deficiencia por tanto trae como resultado un estrés hídrico en la planta. Por otro lado, el estrés por sequía' se define, como cualquier situación en la cual la cantidad de agua disponible para la planta es menor que la cantidad de agua requerida para sostener al máximo el crecimiento y la productividad.

Efectos del estrés abiótico en las plantas

Los estreses ambientales como la sequía, salinidad, elevada iluminación y temperaturas extremas influyen en el crecimiento y productividad de las plantas. Estos factores dañan procesos vitales como la fotosíntesis y la síntesis de proteínas, lo cual resulta en una disminución del crecimiento y producción de biomasa. También se producen alteraciones en el balance hormonal, y en los procesos de oxidación/reducción que resultan en daños al ADN y a proteínas, y además a los lípidos de las membranas celulares mediante el proceso conocido como lipoperoxidación. Las alteraciones en los procesos oxidación/reducción que causan estos daños a las diferentes biomoléculas y componentes de las células vienen dadas por el incremento en ellas de las especies reactivas del oxígeno (ROS, del inglés reactive oxygen species). Este incremento conduce a que se genere estrés oxidativo dado porque los mecanismos de generación de las ROS superan la capacidad de las defensas antioxidantes enzimáticas y no enzimáticas. Muchas enzimas relacionadas con la eliminación de intermediarios producidos por el metabolismo del oxígeno se incrementan a nivel celular como consecuencia del estrés hídrico, precisamente para combatir el daño que genera el estrés oxidativo como uno de los mecanismos de respuesta.

Respuestas de las plantas al estrés abiótico

A lo largo de la evolución, las plantas han desarrollado diferentes respuestas y adaptaciones que les permiten sobrevivir en condiciones de constante déficit hídrico. Muchas de estas adaptaciones están relacionadas con una mayor capacidad de tomar agua o con un uso más eficiente de este recurso. Las condiciones ambientales en las cuales las plantas se desarrollan son percibidas por los distintos órganos, y esta información se transmite internamente mediante la modulación de la síntesis de señales, fundamentalmente hormonas que activan las respuestas de desarrollo y crecimiento vegetativo. Las plantas son capaces de si las condiciones ambientales se vuelven desfavorables, reprimir las respuestas de crecimiento y desencadenar mecanismos de protección y defensa que comprometen el desarrollo, y aseguran la supervivencia de la planta bajo condiciones ambientales adversas. De manera general, las plantas responden ante una situación de estrés (abiótico o biótico) en cuatro fases:

• La primera es la Fase de alarma, en la cual se activan los mecanismos defensivos de los que dispone la planta para hacer frente al estrés, esta activación conduce a la acomodación del metabolismo celular a las nuevas condiciones, a la activación de los procesos de reparación de la maquinaria celular dañada y a la expresión de las adaptaciones morfológicas adecuadas.
• La segunda fase es la Fase de resistencia, en la que los cambios que se producen permiten a la planta alcanzar un nuevo estado fisiológico óptimo, si la situación de estrés se mantiene durante un tiempo excesivo, la capacidad de resistencia se agota y la planta detiene nuevamente sus funciones. Si esto ocurre la planta entra entonces en
• la tercera fase denominada Fase de agotamiento, que culmina con la muerte de la planta si la condición de estrés no desaparece a tiempo. Si el estrés cesa, las funciones fisiológicas de la planta pueden regenerarse y esta puede alcanzar un nuevo estado fisiológico óptimo para las condiciones presentes; esta última fase se denomina Fase de regeneración.

Los principales mecanismos fisiológicos para responder al estrés están relacionados con respuestas plásticas como modificaciones en la época de senescencia, mantenimiento de la estabilidad de las membranas celulares y de los orgánulos, y cambios en la elasticidad de la pared celular Otras respuestas emitidas por las plantas en condiciones de déficit hídrico son la disminución de la expansión foliar y el aumento del crecimiento radicular y además el cierre de los estomas que son las estructuras responsables de la mayor proporción de pérdida de agua en las plantas. A nivel celular y molecular también se desencadenan respuestas al estrés hídrico, una de las principales es la modificación de la expresión génica, relacionada con la producción de enzimas clave en la vía de síntesis de osmolitos o solutos compatibles con el funcionamiento celular, síntesis de proteínas con función protectora, factores de transcripción y enzimas antioxidantes.

Referencias

• Chai, TT, NM Fadzillah, M Kusnan, M Mahmood (2005) Water stress-induced oxidative damage and antioxidant response in micropropagated banana plantlets, Biología Plantarum 49(1):153-156. Doi: 10. 1007/s00000-005-3156-9.
• Müller, M y S Munné-Brosch (2015) Ethylene response factors (ERFs): a key regulatory hub in hormone and stress signalin. Plant Physiology Review. doi:10.1104/pp.15.00677.
• Tadeo, FR, A Gómez-Cárdenas (2008) Fisiología de las plantas y el estrés. En: Fundamentos de fisiología vegetal. Segunda edición. Azcón-Bieto, J y M Talón (Eds). pp:577-596. McGRAW-HILL INTERAMERICANA DE ESPAÑA, S.A.U. Madrid.