Estudio del impacto de las concentraciones altas y bajas de CO2 sobre el cultivo de trigo

Desde el ultimo periodo glacial hasta la Revolucion Industrial, la [CO2] atmosferica se mantuvo constante entorno a los 200-260 ppm de CO2 durante miles de anos. Sin embargo, desde el inicio de la Revolucion Industrial la [CO2] atmosferica esta aumentando rapida y continuamente debido a las actividades humanas. La [CO2] atmosferica actual esta practicamente a 400 ppm segun NOAA-ESRL, 2014. Este incremento en la [CO2] atmosferica y otros gases de efecto invernadero estan afectando el clima tanto local como global y estan asociados a cambios en la temperatura y en los regimenes hidricos. A este efecto a nivel global se le denomina “Cambio Climatico”. El informe IPCC 2014 da predicciones utilizando modelos que indican un aumento de la [CO2] atmosferica de hasta 985 ppm para el final de siglo. Uno de los temas importantes de investigacion relacionado con la variacion de la [CO2] atmosferica es la aclimatacion de la fotosintesis de las plantas a los diferentes niveles de CO2. La aclimatacion fotosintetica es el proceso de ajuste fisiologico de las plantas a una determinada [CO2]. Las plantas pueden experimentar incrementos de la fotosintesis en el caso de bajas [CO2] (regulacion a la alta), y disminuciones de la fotosintesis a altas [CO2] (regulacion a la baja), a traves de ajustes en la maquinaria fotosintetica. Sin embargo, el grado de aclimatacion fotosintetica de las diferentes especies, puede variar dependiendo de otros factores tanto intrinsecos como ambientales como la relacion fuente de carbono y sumidero de carbono, estado nutricional de la planta o estreses como por ejemplo la sequia o la temperatura. Las plantas sometidas a baja [CO2] atmosferica y en condiciones ideales de crecimiento, han sufrido una regulacion a la alta de la fotosintesis, mayor conductancia estomatica (se mantienen abiertos los estomas para permitir una mayor entrada de CO2), con un incremento en el nivel de proteinas en hoja como por ejemplo la Rubisco, un aumento del contenido de N en hoja, o una mayor inversion de C en la parte aerea (para tener mas superficie de captacion de CO2) y una menor inversion de C en la raiz. Una de las razones de la importancia de los estudios a baja [CO2] es por que entender la adaptacion de las plantas a bajas [CO2] y como se han vuelto a adaptar a las [CO2] actuales, nos podran ayudar a entender como evolucionaran en el futuro con el incremento constante del nivel de CO2 atmosferico. Por otro lado, la exposicion de la planta a una elevada [CO2] inicialmente estimula el crecimiento de esta e incrementa la tasa de fotosintesis, en algunos casos mas del 40%. Sin embargo, una exposicion prolongada de la planta a una elevada [CO2] hace que haya un ajuste de la maquinaria fotosintetica, con una regulacion a la baja de esta. Debido a la estimulacion inicial de la fotosintesis, hay una mayor produccion de carbohidratos en la hoja, cuando la produccion de carbohidratos es mayor a la demanda de la planta, estos comienzan a acumularse en la hoja y se produce la reduccion de la Rubisco y otras proteinas para disminuir la produccion de carbohidratos. Hay otros cambios asociados a la elevada [CO2] como es la disminucion del contenido de N en hoja, o un aumento de la produccion de la raiz en comparacion con niveles menores de CO2 en la atmosfera (lo que incrementa la captacion de nutrientes o agua del suelo al tener una mayor zona de exploracion). Las plantas que han crecido a elevadas [CO2] controlan mejor la perdida de agua a traves del cierre de estomas. Las plantas reducen la perdida de agua y aumentan la EUA como resultado de la estimulacion de la fotosintesis y la reduccion de la gs. En esta Tesis se muestra como las plantas de trigo sometidas a una [CO2] preindustrial proporcionan informacion sobre el comportamiento y la adaptacion del trigo al futuro incremento de [CO2]. Ademas futuras [CO2] atmosfericas estaran asociadas a un aumento en las temperaturas y periodos de sequia, modificando el clima y causando un dano en los ecosistemas (IPCC 2014). Asimismo se han realizado diferentes estudios de la importancia de estas adaptaciones fisiologicas en la respuesta de dos variedades de trigo duro (capitulos 1 y 2) con el cambio climatico a [CO2] futuras y preindustriales (capitulos 1, 2 y 3