Una nueva investigación ha demostrado cómo es posible detectar y predecir el daño por calor en los cultivos midiendo la firma de luz fluorescente que poseen las hojas de las plantas que experimentan estrés térmico. Si se recoge vía satélite, esta señal fluorescente podría ayudar a conseguir una monitorización general del crecimiento y el rendimiento de los cultivos bajo el estrés térmico producido por el cambio climático. 

La investigación, llevada a cabo por investigadores de la Universidad de Illinois, mide la fluorescencia de clorofila inducida por el sol  (SIF/Sun-Induced choropylll Flourescence) para controlar la salud fotosintética de una planta y establecer una conexión entre el estrés térmico y los cultivos. 

Los resultados establecen una correlación directa entre el estrés térmico, el SIF, y la calidad del cultivos, y podrían ser utilizados para desarrollar herramientas para identificar aquellos cultivos que son más resistentes al calor. 

Relación entre el rendimiento de los cultivos y la fluorescencia inducida 

La fluorescencia de clorofila inducida por el sol ocurre cuando una porción de energía fotosintética, en forma de luz infrarroja cercana, se emite en las hojas de las plantas. 

“Hay un vínculo entre la fluorescencia de clorofila inducida por el sol y la tasa fotosintética en las plantas; sin embargo, no estaba claro si la detección de la fluorescencia podría medir las respuestas fisiológicas en plantas con estrés térmico. Por ejemplo, cuando la soja está expuesta a estrés a altas temperaturas no muestra ningún cambio distintivo en la estructura del dosel, y las señales de teledetección convencionales no proporcionan firmas espectrales consecuentes claras”, explica el autor principal del estudio, Hyungsuk Kimm, estudiante de posgrado en ciencias naturales y de recursos y ambientales en la Universidad de Illinois Urbana-Champaign.

Para aclarar el vínculo entre la fluorescencia inducida y el rendimiento de los cultivos, los investigadores utilizaron un sistema de detección hiperespectral para medir el SIF por encima de los cultivos de soja en las parcelas experimentales de mejora controlada por aire libre de temperatura de la Universidad de Illinois. La configuración monitoreó los cambios en la fluorescencia de clorofila de los doseles de hoja de soja en un entorno controlado utilizando lámparas infrarrojas para elevar las temperaturas de 1,5, 3,0, 4,5 y 6,0 grados centígrados por encima de la temperatura ambiente del dosel de los cultivos. 

“Encontramos que la fluorescencia inducida por el sol responde a los aumentos de temperatura y se corresponde con menos y menor calidad de hojas de soja. También encontramos que el estrés térmico tiene un gran impacto en la soja durante sus etapas reproductivas cuando las plantas están produciendo grano, lo que en última instancia afecta el tamaño y la cantidad de la soja resultante”, explica el profesor de ciencias naturales y de recursos y ambientales Kaiyu Guan, quien dirigió el estudio. 

Los resultados del estudio, publicados recientemente en “Global Change Biology”, establecen una correlación directa entre el estrés térmico, el SIF, y la calidad del cultivos, y aclara como el estrés térmico afecta tanto al rendimiento fotosintético como el rendimiento de los cultivos.

“La técnica puede proporcionar una herramienta muy útil para identificar aquellos cultivos que son más resistentes al calor y ayudar a los agricultores a seleccionar en qué lugares son más idóneas para desarrollar sus cultivos”, concluye la coautora del estudio, Lisa Ainsworth, profesora de biología vegetal y profesora de EE. UU. Científico del Departamento de Agricultura de Illinois.