La fluorescencia de la clorofila y el estudio de la Tierra como un sistema

Investigación UPV/EHU

¿Cuánto dióxido de carbono atmosférico asimila realmente un bosque por fotosíntesis? ¿Qué variedades de plantas son menos sensibles al cambio climático global? Responder a esas preguntas ahora podría ser posible mediante la observación de la fluorescencia de la clorofila.

Imagen de un antocerote. A la izquierda, como lo ve al natural el ojo humano, con el predominio del color verde característico de la clorofila, cuando está iluminado por la luz del Sol. A la derecha se muestra al mismo organismo de color rojo debido a la emisión de fluorescencia de sus moléculas de clorofila, en este caso iluminado solo con luz ultravioleta semejante a la del Sol (invisible al ojo humano).

La clorofila, el pigmento verde presente en plantas y algas que permite captar la luz del sol, emite una luz roja tenue durante la fotosíntesis. Esa denominada “fluorescencia de la clorofila”, que no vemos en condiciones normales debido al reflejo de otros colores de la luz incidente, especialmente el verde, transmite información sobre la tasa instantánea de fotosíntesis, lo que proporciona una «ventana óptica» que rastrea el estado funcional y de salud de la planta. Una reciente investigación en el que ha participado José Ignacio García Plazaola, del grupo de investigación Ekofisko del Departamento de Biología Vegetal y Ecología de la UPV/EHU, describe la conexión existente entre esta fluorescencia y el estudio de la Tierra como un sistema.

Aunque se conocen desde hace décadas diferentes métodos de laboratorio y de muestreo en el campo que permiten medir e interpretar la fluorescencia de la clorofila en una hoja o a nivel subcelular, solo recientemente se puede medir la fluorescencia de la clorofila inducida directamente por el sol (SIF), y obtener imágenes en un ecosistema y a escalas regionales.

Las mediciones actuales de SIF se realizan con sensores ópticos montados en torres, drones, aviones e, incluso, satélites. En este sentido la misión FLuorescence EXplorer (FLEX) de la Agencia Espacial Europea lanzará un satélite en 2024 que proporcionará mapas globales de SIF con una resolución de unos pocos cientos de metros.

Esos desarrollos allanan el camino para múltiples aplicaciones científicas y comerciales en ecofisiología vegetal, ecología, biogeoquímica, así como para la agricultura de precisión y silvicultura.

«Estas herramientas abren la puerta a la realización de estudios de fotosíntesis espacial y 3D en el campo, lo que ayudará a resolver cuestiones relacionadas con la dinámica fotosintética de las diferentes partes de una planta o ecosistema en condiciones del mundo real. SIF también se puede aplicar en fenotipado fisiológico y detección pre-visual de estrés, que es una herramienta poderosa para las prácticas de manejo de cultivos y bosques de próxima generación”, explica José Ignacio García Plazaola.

Para cumplir con esos ambiciosos objetivos, se requieren estudios colaborativos multidisciplinarios y a múltiples escalas. La experiencia de la biología vegetal, la teledetección, la agronomía y la silvicultura deben fusionarse para traducir el contenido de información de SIF en aplicaciones innovadoras que aprovechen el conocimiento a través de las escalas molecular, foliar (las hojas) y del dosel (la parte superior de los árboles visible desde arriba).

Referencia:

Albert Porcar-Castell, Zbyněk Malenovský, Troy Magney, Shari Van Wittenberghe, Beatriz Fernández-Marín, Fabienne Maignan, Yongguang Zhang, Kadmiel Maseyk, Jon Atherton, Loren P. Albert, Thomas Matthew Robson, Feng Zhao, Jose-Ignacio Garcia-Plazaola, Ingo Ensminger, Paulina A. Rajewicz, Steffen Grebe, Mikko Tikkanen, James R. Kellner, Janne A. Ihalainen, Uwe Rascher & Barry Logan (2021) Chlorophyll a fluorescence illuminates a path connecting plant molecular biology to Earth-system science Nature Plants doi: 10.1038/s41477-021-00980-4

Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por UPV/EHU Komunikazioa

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *