Los órganos de la quinta hoja y espiga de la cebada (Hordeum vulgare L.) muestran diferentes respuestas fisiológicas y metabólicas al estrés hídrico

Los órganos fotosintéticos de la espiga del cereal (espiga) proporcionan asimilados para el llenado de granos, pero su respuesta a la sequía no se comprende bien. En este estudio, caracterizamos la respuesta a la sequía de órganos individuales de la espiga de cebada (arista, lema y palea) y los comparamos con un órgano vegetativo (quinta hoja). Entender las diferencias en las respuestas fisiológicas y metabólicas entre la hoja y los órganos de la espiga durante la sequía puede ayudarnos a desarrollar cultivares de alto rendimiento para ambientes donde la sequía terminal es prevalente. Exponemos plantas de cebada a sequía al retener agua durante 4 días en la etapa de llenado de granos y comparamos los cambios en: (1) contenido relativo de agua (RWC), (2) potencial osmótico (Ψs), (3) ajuste osmótico (OA), (4) intercambio de gases y (5) contenido de metabolitos entre los órganos. La sequía redujo RWC y Ψs en los cuatro órganos, pero la disminución en RWC fue mayor y hubo un cambio menor en Ψs en la quinta hoja que en los órganos de la espiga. Detectamos evidencia de OA en la arista, lema y palea, pero no en la quinta hoja. Las tasas de intercambio de gases disminuyeron más rápidamente en la quinta hoja que en la arista durante la sequía. Identificamos 18 metabolitos, pero solo diez metabolitos se acumularon significativamente durante la sequía en uno o más órganos. Entre estos, la prolina se acumuló en todos los órganos durante la sequía, mientras que la acumulación de los otros metabolitos varió entre los órganos. Esto puede sugerir que cada órgano en la misma planta utiliza un conjunto diferente de osmólitos para la resistencia a la sequía. Nuestros resultados sugieren que los órganos fotosintéticos de la espiga de cebada mantienen un mayor contenido de agua, un mayor ajuste osmótico y tasas más altas de intercambio de gases que la hoja durante la sequía.