Repositorio
Institucional

Niinemets, Ulo

Bravo, Leon A.

Copolovici, Lucian

Changes in photosynthetic rate and stress volatile emissions through desiccation-rehydration cycles in desiccation-tolerant epiphytic filmy ferns (Hymenophyllaceae)

WILEY

PLANT CELL AND ENVIRONMENT

en

Exposure to recurrent desiccation cycles carries a risk of accumulation of reactive oxygen species that can impair leaf physiological activity upon rehydration, but changes in filmy fern stress status through desiccation and rewatering cycles have been poorly studied. We studied foliage photosynthetic rate and volatile marker compounds characterizing cell wall modifications (methanol) and stress development (lipoxygenase [LOX] pathway volatiles and methanol) through desiccation-rewatering cycles in lower-canopy species Hymenoglossum cruentum and Hymenophyllum caudiculatum, lower- to upper-canopy species Hymenophyllum plicatum and upper-canopy species Hymenophyllum dentatum sampled from a common environment and hypothesized that lower canopy species respond more strongly to desiccation and rewatering. In all species, rates of photosynthesis and LOX volatile emission decreased with progression of desiccation, but LOX emission decreased with a slower rate than photosynthesis. Rewatering first led to an emission burst of LOX volatiles followed by methanol, indicating that the oxidative burst was elicited in the symplast and further propagated to cell walls. Changes in LOX emissions were more pronounced in the upper-canopy species that had a greater photosynthetic activity and likely a greater rate of production of photooxidants. We conclude that rewatering induces the most severe stress in filmy ferns, especially in the upper canopy species.

La exposición a ciclos recurrentes de desecación conlleva un riesgo de acumulación de especies reactivas de oxígeno que pueden perjudicar la actividad fisiológica de las hojas tras la rehidratación, pero los cambios en el estado de estrés de los helechos peliculares a través de los ciclos de desecación y re-riego han sido poco estudiados. Estudiamos la tasa fotosintética del follaje y los compuestos volátiles marcadores que caracterizan las modificaciones de la pared celular (metanol) y el desarrollo del estrés (volátiles de la vía de la lipoxigenasa [LOX] y metanol) a través de ciclos de desecación-re-riego en las especies de dosel inferior Hymenoglossum cruentum e Hymenophyllum caudiculatum, las especies de dosel inferior a superior Hymenophyllum plicatum y las especies de dosel superior Hymenophyllum dentatum muestreadas de un entorno común y planteamos la hipótesis de que las especies de dosel inferior responden con mayor fuerza a la desecación y al re-riego. En todas las especies, las tasas de fotosíntesis y la emisión de volátiles LOX disminuyeron con la progresión de la desecación, pero la emisión de LOX disminuyó a una tasa más lenta que la fotosíntesis. El re-riego provocó inicialmente una explosión de emisiones de volátiles de LOX, seguida de metanol, lo que indica que la explosión oxidativa se generó en el simplasto y se propagó a las paredes celulares. Los cambios en las emisiones de LOX fueron más pronunciados en las especies del dosel superior, que presentaron mayor actividad fotosintética y probablemente una mayor tasa de producción de fotooxidantes. Concluimos que el re-riego induce el estrés más severo en los helechos peliculares, especialmente en las especies del dosel superior.

Artículo original

Ideas del 7PM: Consejo Europeo de Investigación, número de subvención/premio: 322603, Comisión Europea a través del Fondo Europeo Regional, número de subvención/premio: Centro de Excelencia EcolChange, Ministerio de Ciencia y Educación de Estonia, número de subvención/premio: IUT-8-3

FP7 Ideas: European Research Council, Grant/Award Number: 322603, European Commission through the European Regional Fund, Grant/Award Number: Center of Excellence EcolChange, Estonian Ministry of Science and Education, Grant/Award Number: IUT-8-3

10.1111/pce.13201

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desiccation kinetics

emission bursts

Hymenophyllaceae

lipoxygenase pathway volatiles

methanol

stress recovery

cinética de desecación

ráfagas de emisiones

himenofiláceas

volátiles de la vía de la lipoxigenasa

metanol

recuperación del estrés

Plant Sciences

desiccation kinetics

emission bursts

Hymenophyllaceae

lipoxygenase pathway volatiles

methanol

stress recovery

cinética de desecación

ráfagas de emisiones

himenofiláceas

volátiles de la vía de la lipoxigenasa

metanol

recuperación del estrés

Botánica

Fisiología

Ecología

version publicada

hibrida

acceso abierto

acceso abierto

WOS:000435808900011

Changes in photosynthetic rate and stress volatile emissions through desiccation-rehydration cycles in desiccation-tolerant epiphytic filmy ferns (Hymenophyllaceae)

Artículo original

WILEY

PLANT CELL AND ENVIRONMENT

Ciencias de las plantas

0140-7791

en

ERC FP7 Ideas 322603

EC Center of Excellence EcolChange

Estonian Ministry of Science and Education [UT-8-3

FP7 Ideas: European Research Council, Grant/Award Number: 322603, European Commission through the European Regional Fund, Grant/Award Number: Center of Excellence EcolChange, Estonian Ministry of Science and Education, Grant/Award Number: IUT-8-3

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ERC FP7 Ideas 322603#EC Center of Excellence EcolChange# Estonian Ministry of Science and Education [UT-8-3