Plantas resistentes a la sequía

La sequía es un fenómeno meteorológico que tiene lugar cuando se produce un período de ausencia casi total de precipitaciones. Si además, la ausencia de precipitaciones va acompañada de sol y calor, la sequía se agudiza, al aumentar las necesidades de hidratación de la planta. Pero también existen otros factores que intensificarán la sequía; el viento, la salinidad, las heladas o la poca capacidad de retención de agua de un suelo arenoso o poco profundo.

La sequía produce deshidratación o déficit hídrico en las plantas debido a que pierden más agua por evapotranspiración de la que pueden absorber sus raíces. La deshidratación lleva al marchitamiento de las hojas, seguido de la muerte de los nuevos brotes y de la caída general del follaje. Si la sequía se prolonga, la planta muere.

Tipos de sequía. Existe un gran número de plantas xerófilas, es decir, plantas resistentes a la sequía en mayor o menor grado:

Sequía media. Se considera sequía media cuando las plantas deben someterse a períodos de hasta 3 meses sin apenas precipitaciones, acompañados de temperaturas de hasta 40ºC y sol intenso, así como de otros posibles factores agravantes. Se trata de un tipo de sequía habitual en el clima continental mediterráneo, si bien, debido al cambio climático, también puede darse durante algunos veranos en regiones normalmente lluviosas como el clima oceánico, el clima continental húmedo o el clima montañoso.

Sequía intensa. Se considera sequía intensa cuando las plantas deben someterse a períodos de entre 4-6 meses sin apenas precipitaciones, acompañados de temperaturas de hasta 45ºC y sol intenso, así como de otros posibles factores agravantes. Se trata de un tipo de sequía habitual en el clima semidesértico, en el clima subtropical árido y en el clima mediterráneo. 

Cómo se defienden las plantas contra la sequía. Entre los mecanismos de defensa que utilizan las plantas para soportar la sequía se encuentran:

Tejidos suculentos. Las plantas que soportan la sequía, han desarrollado tejidos suculentos donde almacenan agua de reserva. Todas las plantas crasas presentan este mecanismo de adaptación.

Doble sistema de raíces. Antes de iniciar el crecimiento de la parte aérea, la planta xerófila genera una raíz profunda que la permite extraer agua de las capas inferiores del suelo. Una vez tiene formada la raíz profunda, inicia el desarrollo de un sistema de raíces superficial que la permita aprovechar la humedad de las escasas lluvias que se produzcan, así como los nutrientes de la primera capa del suelo. La planta no comenzará a desarrollar su parte aérea (tallos y hojas), hasta que no complete su sistema radicular, pudiendo para varios años. Un ejemplo de este tipo de adaptación se puede ver en jara (Cistus).

Hojas adaptadas a la sequía. Algunas plantas adaptadas a la sequía, como encina,madroño o adelfa, han desarrollado hojas perennes, pequeñas, gruesas y duras con estomas especiales ubicados en el envés de la hoja, protegidos del sol. Este tipo de hojas limita las pérdidas por transpiración. Las plantas que tienen este tipo de hojas se llaman plantas esclerófilas.

Hojas con muy poca superficie expuesta al sol. Otras plantas xerófilas han generado hojas estrechas, enrolladas, lineares o en forma de aguja para reducir la evaporación del agua a través de las células de las hojas. Es el caso del romero o del tomillo. La reducción de las hojas implica una disminución de la fotosíntesis que ralentiza el crecimiento de este tipo de plantas.

Hojas pilosas. Las plantas generan una densa red de pelos blancos que reflejan la luz, reducen el calor en la superficie de la hoja y disminuyen la evaporación. Además, la superficie pilosa capta la humedad del aire. Un ejemplo de este tipo de hojas se encuentra en salvia.

Sustitución de hojas por espinas. Algunas plantas han sustituido sus hojas por espinas reduciendo de forma fantástica la transpiración y pérdida de agua a través de las hojas. Es el caso de los cactus.

Interacciones entre plantas y microorganismos

Existe un extenso repertorio de “metabolitos secundarios”, presentes en concentraciones variables, en todos los tejidos vegetales adultos, cuya función primordial  parece ser la defensa contra invasiones microbianas. A diferencia de las fitoalexinas, estos compuestos se caracterizan por su estado permanente. Tienen por misión servir de barrera inicial a la propagación de bacterias u hongos dentro de los tejidos de la planta. Pueden, pues, ejercer una presión selectiva sobre los patógenos potenciales; éstos, andando el tiempo, desarrollan, por mutación, mecanismos de resistencia, y perpetúan así el ciclo de cambio por mutación en patógeno y hospedador. A ese fenómeno se debe, en parte, la enorme diversidad química de los productos naturales derivados de plantas. La función primordial de muchos de tales metabolismos secundarios no es necesariamente anti-bacteriana o antifúngica. Algunos inhiben la germinación de esporas. Varía también su localización en los tejidos. La ubicación de los compuestos antipatógenos difiere de la observada en los compuestos anti-herbívoros o alelopáticos. Los compuestos anti-patógenos se alojan principalmente en el exterior de los tejidos y órganos o en el interior de las vacuolas. Los compuestos ubicados en  el exterior se hallan asociados por enlaces covalentes o disueltos en una matriz, tal como la pared celular o las cutículas que recubren el exterior de los órganos vegetales. Las agliconas de  muchos flavonoides aparecen depositadas, incluso en forma cristalina, en el exterior de las hojas. Los compuestos alojados en las vacuolas suelen establecer conjugados con carbohidratos o aminoácidos. Su forma activa, la aglicona hidrofóbica, es liberada por hidrólisis enzimática cuando el contenido vacuolar se vacía por la destrucción del tejido durante el proceso infectivo. Las defensas fitoquímicas inducibles y las constitutivas se han venido entrelazando en el curso de la evolución. Se hallan, pues, sujetas a presiones selectivas similares. A pesar de las innumerables clases de productos naturales que una especie vegetal es capaz de sintetizar y acumular, no son muchos los que sirven como defensas químicas inducibles. Estos patrones de actividad biológica siguen relaciones taxonómicas. Las distintas familias vegetales poseen perfiles químicos característicos de fitoalexinas que sugieren la existencia de mecanismos de activación génica originados a partir de un antepasado común. Uno de los ejemplos típicos de esta relación nos lo ofrecen las fabáceas (leguminosas, familia del fréjol), en las que un gran número de especies sintetizan fitoalexinas de tipo isoflavonoide donde las fitoalexinas típicas son sesquiterpenoides. La existencia de excepciones en esos y otros casos avala la hipótesis según la cual las mutaciones posteriores promovieron la activación de genes de vías biosintéticas alternativas que mostraban una ventaja evolutiva. Abundan las pruebas sobre tales puntos de ruptura en los procesos coevolutivos entre patógenos y sus hospedantes vegetales. Así, dentro de un grupo bastante homogéneo de leguminosas cultivadas que sintetizan fitoalexinas isoflavonoides, las habas fabrican fitoalexinas plicetilénicas. La aparición, por mutación, de nuevas fitoalexinas constituye una estrategia para levantar un nuevo muro entre la planta y los fitopatógenos ya adaptados a sobrevivir al arsenal químico que existía con anterioridad. A través de la ingeniería metabólica podría hoy lograrse un resultado similar. En un futuro próximo, podrían introducirse genes que codifican la síntesis de fitoalexinas novedosas. Rüdiger Hain y su grupo iniciaron en 1993 esa línea de trabajo, en el marco de una colaboración entre la empresa Bayer y varias universidades.

Métodos químicos

Las plantas, organismos sésiles, están obligadas a discriminar entre los diferentes retos que
les plantea su entorno y responder a ellos. Estas respuestas a su ambiente biótico y abió
tico les permiten la mejor distribución de sus recursos para crecer, reproducirse y defenderse. No debe, pues, sorprendernos que gran parte de las reacciones de defensa se reflejen en una diversidad bioquímica que tiene muy pocos paralelos con otros grupos de organismos. De hecho, el repertorio bioquímico de las plantas es único.
La enorme diversidad fitoquímica y el largo tiempo de evolución de este metabolismo han resultado en interacciones de complejidad creciente. En el caso de las interacciones entre plantas e insectos, por ejemplo,
ciertos compuestos con estructuras muy similares pueden ejercer actividades muy disímiles, desde insecticidas hasta repelentes o incluso atrayentes. Tamaña variedad de respuestas, resultado de una compleja coevolución, no sólo resulta fascinante desde el punto de vista biológico, sino que también acarrea consecuencias económicas importantes.
La interacción con organismos microbianos, herbívoros y otras especies de plantas puede ser de carácter  positivo, negativo o neutral. Depende, en cada caso, de una serie de vinculaciones complejas, sobre
la mayoría de las cuales conocemos muy poco. Haremos aquí hincapié en las interacciones de carácter negativo, casi siempre asociadas a la supervivencia ante el ataque de predadores, parásitos o patógenos; comportan un marco de competencia interespecífica.
Aunque los mecanismos químicos involucrados en estos tres tipos de interacciones pueden ser de naturaleza similar, para su mejor comprensión las abordaremos por separado.

Metodos fisicos

Las espinas son formaciones agudas, aleznadas, a veces ramificadas, provistas de tejido vascular, muy ricas en tejidos de sostén y, como consecuencia, rígidas. Las espinas pueden tener su origen como transformación del tallo, es decir, que son ramas reducidas, como sucede en Prunus spinosa y Gleditsia triacanthos, y se denominan espinas caulinares. En este caso, el tejido vascular de la espina es una continuación del leño del tallo. Hydrolea spinosa, planta palustre típica de humedales, es un ejemplo ilustrativo de espina caulinar, ya que sus espinas a veces llevan hojas diminutas, al igual que un tallo. Las espinas también pueden ser el resultado de la transformación de una hoja, como es el caso de las cactáceas y de las especies del género Berberis, y se denominan espinas foliares. Finalmente, en casos muy raros, las espinas pueden ser el resultado de la modificación de la raíz a través de un intenso proceso de lignificación y se denominan espinas radicales. Varios términos comúnmente utilizados en Botánica derivan de la palabra espina. Así «espinoso/a» se refiere a un tejido, órgano o a una planta que presenta espinas; «espinuloso/a» o «espinescente», cuando las espinas que muestra son pequeñas.

La presencia de espinas es un carácter que se halla difundido sobre todo en plantas típicas de las regiones áridas, como desiertos,estepas, bosques secos y espinares. En estos casos las espinas son en general el resultado de la transformación de hojas y permiten reducir la transpiración de la planta y auxiliar a la economía de agua debido a que no presentan estomas. En otras regiones climáticas y en plantas no xerófitas también aparecen espinas ya que estas estructuras duras y afiladas con ápices puntiagudos, algunas con puntas en forma de lezna, anzuelo o gancho, son una excelente defensa contra los animales herbívoros.