As plantas podem respirar, ou pelo menos respirar, de algumas maneiras diferentes. Existem vantagens e desvantagens para os diferentes métodos. Mas como uma planta muda de um método para outro? Katherine Heyduk e seus colegas descobriram com a ajuda de Iúca gloriosa, um híbrido encontrado no sudeste dos EUA que alterna entre dois métodos diferentes.

Normalmente, uma planta usa um processo chamado C₃ fotossíntese para converter dióxido de carbono e água em glicose. Normalmente funciona bastante bem, mas em climas mais quentes e secos ao invés de captar gás carbônico, a planta capta oxigênio e acaba perdendo energia. A fotossíntese CAM é um método que algumas plantas usam para coletar dióxido de carbono à noite e armazená-lo temporariamente como um ácido. Durante o dia, os estômatos se fecham, para evitar a perda de água, e o ácido volta a ser dióxido de carbono e é enviado aos cloroplastos para se transformar em glicose.

A fotossíntese CAM pode ajudar a conservar a água em uma planta, pois fecha os estômatos da planta durante o calor do dia, reduzindo a perda de água. No entanto, tem desvantagens, pois usa energia para transportar as moléculas de carbono ao redor da folha. Mas uma fábrica não precisa escolher usar apenas um método ou outro, escrevem Heyduk e seus colegas. “Como todas as plantas CAM retêm e usam todo o C₃ máquinas, muitas espécies fixam carbono através de uma mistura de ambas as vias. Plantas CAM fortes usam CAM para a grande maioria de sua absorção de carbono, enquanto C₃Espécies +CAM usam uma mistura de ambas as vias para fixar CO₂… Além disso, as plantas podem variar não apenas em sua capacidade de usar o CAM, mas também no grau em que o CAM pode ser modulado sob estresse abiótico”.

ainda C₃ e CAM têm formas diferentes de trabalhar, então como isso se reflete na anatomia da planta? A equipe examinou Iúca gloriosa, punhal espanhol, um cruzamento selvagem entre Y. aloifolia, uma espécie CAM e Y. filamentoso, para C₃ espécies. Você pode encontrá-lo crescendo em uma faixa estreita perto da costa entre a Flórida e a Virgínia. Útil, é feliz usando ambos os métodos de fotossíntese. O que os cientistas queriam saber era se havia variação genética em como as plantas usavam a fotossíntese CAM. Se havia, havia também uma diferença anatômica correspondente?

O experimento começou coletando plantas entre a Flórida e a Virgínia como ramets, ramificações de uma planta. Eles foram levados de volta para a Universidade da Geórgia e cultivados na mesma estufa. Depois de seis meses, quando a equipe teve certeza de que as plantas estavam crescendo adequadamente, começaram a dividi-las em grupos para experimentos de resposta à seca.

O que eles descobriram foi que a fotossíntese do CAM era regulada positivamente na seca, mas os genes da planta influenciaram o quão bem eles poderiam fazer isso. Mas não havia uma simples história de diferença genética.

“Medidas fisiológicas e anatômicas detalhadas em Y. gloriosa revelaram variação entre genótipos em fenótipos CAM, e que características anatômicas e fisiológicas mostram uma falta de correlação dentro Y. gloriosa”, escrevem Heyduk e colegas. “Sob estresse hídrico, os níveis diurnos de CO₂ A assimilação foi em grande parte impulsionada pelo ambiente - isto é, o teor de umidade do solo - enquanto o COXNUMX noturno₂ as taxas de assimilação e acúmulo de ácido foram influenciadas por uma combinação de genótipo e efeitos ambientais. Nossos resultados revelam um continuum de características fotossintéticas em todo o Y. gloriosa genótipos, incluindo variação na resposta à seca. As medidas anatômicas não foram em grande parte preditivas de características fisiológicas dentro Y. gloriosa. "

“Em contraste, o tamanho da célula, o IAS [espaço aéreo intercelular] e a espessura da folha foram preditivos de CO noturno₂ absorção em comparações entre espécies. Essas observações sugerem que as características anatômicas podem ser dissociadas da fisiologia fotossintética da CAM nas espécies híbridas homoploides Y. gloriosa. "

“A falta de correlação dentro do intermediário Y. gloriosa sugere que a trajetória evolutiva para CAM de C3 passa por um estágio em que muitas combinações de traços de fisiologia anatômica e fotossintética são viáveis”.