Cambios en la anatomía epidérmica foliar de cereales de clima templado en respuesta al frío

Abstract

Entre las numerosas respuestas morfo-anatómicas inducidas por el frío en gramíneas de ciclo otoño-invernoprimaveral, los cambios en la anatomía epidérmica han recibido muy poca atención pese a su importancia adaptativa. En este trabajo se estudiaron los cambios inducidos por baja temperatura (5ºC, en comparación con los controles a 25ºC) en la anatomía epidérmica foliar de trigo, cebada, centeno y avena, incluyendo, para cada especie, un genotipo primaveral y uno invernal, con el propósito de evaluar si la baja temperatura modifica la densidad estomática, el índice estomático y variables relacionadas, así como si existe relación entre la magnitud de estas respuestas y el carácter invernal o primaveral de los genotipos. Se observó una disminución generalizada de la densidad estomática en todos los genotipos a 5°C, en comparación con los controles a 25°C, mostrando los cultivares de tipo invernal la mayor disminución. La caída en densidad estomática estuvo principalmente explicada por un alargamiento de las células epidérmicas entre estomas, y adicionalmente por una menor proporción de filas con estomas, lo que a su vez explica la reducción en el índice estomático a 5°C, observada en varios casos. La longitud de las células estomáticas no fue afectada por la temperatura, difiriendo de reportes previos. Nuestros resultados sugieren que la disminución en densidad estomática a baja temperatura es una respuesta general en gramíneas de ciclo otoño-inverno-primaveral, que es particularmente notable en los genotipos invernales de cada especie. Se discuten posibles mecanismos involucrados e implicancias ecofisiológicas de estas respuestas.

Among the numerous morpho-anatomical responses induced by low temperature in temperate grasses, those related to changes in epidermal anatomy have received little attention despite their adaptive significance. In this work we studied leaf anatomical changes induced by low temperature (5°C, as compared to controls at 25°C) in wheat, barley, rye and oats including, for each species, two genotypes with contrasting cold adaptation responses (one spring and one winter genotype), with the aim of evaluating if low temperature modifies stomatal density, stomatal index and related variables, and whether the magnitude of these responses is linked to genotype characteristics (either spring or winter). A generalized decrease in stomatal density was observed in all genotypes as a consequence of low temperature, but this response was most remarkable in winter cultivars within each species. The decrease in stomatal density was mainly explained by an increased length of inter-stomatal epidermal cells, and additionally by a lower proportion of rows with stomata. This, in turn, would explain the reduction in stomatal index that was observed in several cases. Length of stomatal cells was not affected by temperature, unlike previous reports. Our results suggest that the decrease in stomatal density at low temperature is a general response in temperate grasses, especially in winter genotypes within each species. Possible mechanisms involved and ecophysiological significance of these responses, are discussed.