Cell wall composition in relation to photosynthesis

Resumen

La fotosíntesis es un proceso imprescindible para las plantas. Entender cómo suceden los procesos difusivos y bioquímicos del CO2 involucrados en la fotosíntesis tiene gran relevancia para comprender la fisiología vegetal. Aunque durante décadas se creía que la fotosíntesis estaba únicamente limitada por la conductancia estomática (gs) y por procesos bioquímicos, actualmente se conoce que la conductancia del mesófilo (gm) es también un rasgo crucial que determina las tasas fotosintéticas tanto en plantas sometidas a algún estrés, así como a lo largo de la filogenia de las plantas terrestres. Aunque la naturaleza específica de aquellas características que más afectan la gm aún no ha sido completamente identificada, elementos bioquímicos y estructurales pueden estar involucrados. En cuanto a los estructurales, se ha demostrado que las características anatómicas foliares, particularmente la superficie de cloroplastos expuesta a espacios aéreos intercelulares (Sc/S) y el grosor de la pared celular (Tcw), son decisivas determinando la gm. Además, recientemente se ha descrito que el módulo de elasticidad (ε) también influye la gm, probablemente debido a características de la pared celular tales como Tcw y su composición. Principalmente compuesta por celulosa, hemicelulosas y pectinas, estudios recientes han sugerido que la composición de la pared celular también podría tener especial relevancia determinando la gm y, por lo tanto, la fotosíntesis. Aun así, esta relación ha sido muy poco explorada. La presente Tesis está compuesta por un total de ocho artículos que tienen, como idea principal, explorar la relación entre la fotosíntesis y la composición de la pared celular. Así, dicha Tesis se encuentra dividida en cuatro secciones. En la primera de ellas, se exploran las posibles correlaciones entre cambios en la composición de la pared celular que afecten la gm estudiando una planta modelo sometida a déficit hídrico. En la segunda, se buscan correlaciones entre cambios de composición de la pared celular que influyan la gm habiendo aclimatado varios cultivos a diferentes estreses abióticos. En la tercera parte, se estudia el efecto de mutaciones específicas en enzimas remoldeadores de pectinas sobre la gm a partir de plantas mutantes. Finalmente, en la última sección se ha buscado una relación entre la fotosíntesis y las características de la composición de la pared celular en el linaje de plantas terrestres más primitivo. En conjunto, los resultados obtenidos evidencian la importancia de la composición de la pared celular como un factor determinante de la gm y, consecuentemente, de la fotosíntesis. A lo largo de la filogenia, la composición de la pared celular específica de Summary 6 cada grupo también influye la Tcw. Bajo condiciones de estrés abiótico, se ha demostrado que ocurren modificaciones dinámicas y rápidas en la composición de la pared celular que también promueven cambios en otros rasgos funcionales, por ejemplo, las relaciones hídricas, siendo ε un parámetro clave. Aunque la naturaleza de algunos de estos cambios varía de manera particular según la especie estudiada, se discute el potencial de las pectinas como componentes más relevantes de la pared celular que pueden determinar ajustes en distintos rasgos funcionales bajo condiciones de estrés abiótico. Finalmente, se comenta cuál es el estado actual de las metodologías usadas para estudiar la composición de la pared celular con más detalle y también cuáles son las perspectivas de futuro para continuar profundizando en el estudio de cómo la pared celular influye la gm y, por lo tanto, la fotosíntesis.