La luz fluorescente arroja luz sobre la relación entre el estrés por calor y el rendimiento de los cultivos

Los científicos informan que es posible detectar y predecir el daño por calor en las plantaciones midiendo la firma de luz fluorescente de las hojas de las plantas que sufren estrés por calor. Si se recopila a través de un satélite, esta señal fluorescente puede respaldar el monitoreo generalizado del crecimiento y la producción agrícolas bajo el estrés térmico del cambio climático, dicen los investigadores.

Sus medidas de estudio inducidas por el sol fluorescencia de clorofila—O SIF – para monitorear la salud fotosintética de una planta y establecer una conexión entre el estrés por calor y el rendimiento del cultivo. Los resultados se publican en la revista Biología del cambio global.

La fluorescencia de la clorofila inducida por el sol ocurre cuando una porción de la energía fotosintética, en forma deluz infrarroja, es emitida por las hojas de las plantas, dijeron los investigadores.

«Existe un vínculo entre la fluorescencia de la clorofila inducida por el sol y la tasa de fotosíntesis en plantas; sin embargo, no estaba claro si la detección de SIF podría medir las respuestas fisiológicas en plantas sometidas a estrés por calor «, dijo el autor principal Hyungsuk Kimm, estudiante de posgrado en ciencias naturales y ambientales de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign». Cuando la soja está expuesta a estrés por altas temperaturas, por ejemplo, no muestra ningún cambio distintivo en la estructura del dosel, y las señales de detección remota convencionales no proporcionan firmas espectrales claras consecuentes. «

Para aclarar el vínculo entre el SIF y el rendimiento de la cosecha, los investigadores utilizaron un sistema de detección hiperespectral para medir el SIF por encima de la soja. cultivo en parcelas experimentales de mejora controlada de la temperatura del aire libre en la U. de I. en el centro de Illinois. La configuración monitoreó los cambios en la fluorescencia de la clorofila de las copas de las hojas de soja en un ambiente controlado utilizando lámparas infrarrojas para elevar las temperaturas 1,5, 3,0, 4,5 y 6,0 grados Celsius por encima de la temperatura ambiente del dosel de cultivo, informa el estudio.

«Esta configuración experimental, y es un gran gradiente de temperatura, es la primera de su tipo», dijo el coautor Carl Bernacchi, profesor de biología vegetal y ciencias agrícolas e investigador científico del Servicio de Investigación Agrícola del Departamento de Agricultura de la Estados Unidos. Estados Unidos en la U. de I.

«Encontramos que la fluorescencia inducida por el sol responde a los aumentos de temperatura y corresponde a hojas de soja menos inferiores», dijo el profesor de ciencias naturales y ambientales Kaiyu Guan, quien dirigió el estudio. «También encontramos que el estrés por calor tiene un impacto importante en la soja durante sus etapas reproductivas, cuando las plantas están produciendo granos, lo que termina afectando el tamaño y la cantidad de la soja resultante».

Este estudio establece una correlación entre el calor estrés, SIF y calidad de grano y aclara cómo estrés por calor afecta el rendimiento fotosintético y el rendimiento del cultivo.

«La técnica puede proporcionar una herramienta para que los creadores identifiquen más Cálido– cultivos difíciles y ayuda a los agricultores a seleccionar los mejores cultivos para cultivar en el cinturón de maíz de los Estados Unidos a medida que aumentan las temperaturas, como lo predicen muchos modelos climáticos «, dijo la coautora Lisa Ainsworth, profesora de biología vegetal y científica del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos. en Illinois.