Translocación en plantas: qué es y cómo funcionan floema y xilema
Translocación en plantas: descubre cómo floema y xilema mueven agua, azúcares y nutrientes, y el mecanismo de flujo de presión que sostiene la vida vegetal.
La translocación en las plantas vasculares significa el movimiento de moléculas orgánicas y de algunos iones minerales. El movimiento del agua del suelo a las hojas se produce en los vasos del xilema como resultado de la transpiración. La transpiración, la evaporación del agua de las hojas, provoca un tirón en la columna de agua debido a las fuerzas de cohesión entre las moléculas de agua que se forman debido a los enlaces de hidrógeno, lo que hace que el agua se mueva hacia arriba. Los materiales orgánicos, producidos principalmente en las hojas, se desplazan por la planta en las células vivas del floema mediante un proceso llamado translocación.
A diferencia del xilema (compuesto por células muertas), el floema está compuesto por células aún vivas que transportan savia. La savia es una solución a base de agua, rica en azúcares producidos por la fotosíntesis. Estos azúcares se transportan a las partes no fotosintéticas de la planta, como las raíces, o a estructuras de almacenamiento, como los tubérculos o los bulbos.
La hipótesis del "flujo de presión" fue propuesta por Ernst Münch en 1930 para explicar el mecanismo de translocación del floema. Las hojas realizan la fotosíntesis y producen azúcares. El agua se desplaza por ósmosis hacia las células del tubo criboso cargadas de azúcar. Esto crea una presión que empuja la savia hacia el tubo criboso. Cuando el azúcar llega a las células que lo necesitan, éstas transportan activamente los azúcares fuera de los elementos del tubo criboso.
Durante el periodo de crecimiento de la planta, normalmente durante la primavera, los órganos de almacenamiento, como las raíces, son fuentes de azúcar, y las numerosas zonas de crecimiento de la planta son sumideros de azúcar. El movimiento en el floema es multidireccional, mientras que en las células del xilema es unidireccional (hacia arriba). Otras moléculas como los aminoácidos, las hormonas e incluso los ARN mensajeros también se transportan en el floema a través de los elementos del tubo cribador.
Estructura del xilema y del floema
El xilema está formado por células muertas especializadas (traqueidas y elementos de vaso) que forman tubos continuos reforzados con lignina, lo que facilita el transporte de agua y minerales desde las raíces hasta las hojas. En contraste, el floema está constituido por elementos vivos: los elementos del tubo criboso (o tubos cribosos) y las células compañeras o células de acompañamiento. Los tubos cribosos carecen de núcleo y tienen placas cribosas que permiten el paso de savia entre células; las células compañeras mantienen la actividad metabólica y facilitan la carga y descarga de solutos.
Mecanismo de translocación en el floema: modelo de Münch y su evidencia
El modelo de "flujo por presión" o de Münch propone que la translocación se basa en gradientes de presión osmótica entre zonas fuente (donde se cargan azúcares) y sumidero (donde se descargan). Resumen del proceso:
- En la fuente (p. ej., hojas) la sacarosa se acumula en los tubos cribosos mediante carga activa o pasiva.
- La acumulación de solutos reduce el potencial hídrico, provocando la entrada de agua por ósmosis desde el xilema, lo que eleva la presión de turgencia en el tubo criboso.
- Esta presión empuja la mezcla de agua y solutos a lo largo del tubo criboso hacia zonas de menor presión (sumideros).
- En el sumidero (p. ej., raíces en crecimiento o tubérculos), los solutos se descargan y se usan o almacenan; la salida de solutos permite que el agua vuelva al xilema.
La hipótesis de Münch cuenta con apoyo experimental: mediciones de presiones en tubos cribosos, trazado de azúcares marcados radioactivamente y observaciones con el estilete de afidos (que permiten muestrear savia sin romper el sistema), además de los efectos claros del descortezado (girdling) en el transporte de azúcares.
Cómo se cargan y descargan los azúcares
Las plantas usan distintas estrategias de carga y descarga en el floema:
- Carga apoplástica: la sacarosa sale al apoplasto (espacio extracelular) y luego se transporta activamente hacia las células del floema mediante transportadores de sacarosa (SUT/SUC), consumiendo ATP.
- Carga simplástica: la sacarosa pasa a través de plasmodesmos desde las células fotosintéticas hasta las células del tubo criboso. En algunos casos hay “trampa de polímeros”, donde la sacarosa se convierte en oligosacáridos (p. ej. rafinosa) para mantener el gradiente de concentración.
- Descarga: puede ser pasiva (si la concentración es favorable) o activa (transportadores que extraen sacarosa del floema hacia células diana), dependiendo del órgano y de la especie.
Composición de la savia y funciones adicionales del floema
La savia del floema contiene, además de sacarosa, aminoácidos, hormonas (auxinas, giberelinas, etc.), minerales disueltos y RNAs móviles. Estos componentes permiten no solo la nutrición, sino también la comunicación a larga distancia entre órganos—por ejemplo, señales del estado hídrico, defensa frente a patógenos o regulación del desarrollo.
Factores que afectan la translocación
- Temperatura: influye en la velocidad de reacciones enzimáticas y en la viscosidad de la savia.
- Disponibilidad de agua: necesaria para establecer gradientes osmóticos; la sequía reduce la eficiencia del transporte.
- Actividad fotosintética: mayor producción de azúcares aumenta la carga en el floema.
- Estado fisiológico (crecimiento, almacenamiento, floración): cambia las relaciones fuente–sumidero.
- Daños mecánicos o patógenos: pueden provocar taponamientos por callosa o proteínas que interrumpen el flujo.
Importancia práctica
Comprender la translocación es clave en agricultura y horticultura: afecta el rendimiento de cultivos (distribución de carbohidratos a fruta y semillas), la recuperación tras heridas, el almacenamiento en tubérculos y bulbos, y la gestión de enfermedades que afectan el floema. Técnicas como el descarte parcial de corteza (girdling) se han usado experimentalmente para modificar la distribución de azúcares en frutales.
Resumen
La translocación en plantas implica dos sistemas complementarios: el xilema, que transporta agua y minerales de forma unidireccional impulsado por la transpiración y la tensión-cohesión, y el floema, formado por células vivas que mueven azúcares y señales de manera multidireccional mediante un flujo por presión entre fuentes y sumideros. Aunque el modelo de Münch explica la mayoría de observaciones, la regulación fina del proceso depende de mecanismos celulares de carga/descarga y de la fisiología de cada especie.
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es la translocación en las plantas vasculares?
R: La translocación en las plantas vasculares es el movimiento de moléculas orgánicas y de algunos iones minerales.
P: ¿Cómo se desplaza el agua del suelo a las hojas?
R: El agua se desplaza del suelo a las hojas en los vasos del xilema como resultado de la transpiración. La transpiración, que es la evaporación del agua de las hojas, provoca un tirón en la columna de agua debido a las fuerzas de cohesión entre las moléculas de agua formadas por enlaces de hidrógeno, lo que hace que se desplace hacia arriba.
P: ¿En qué se producen principalmente los materiales orgánicos?
R: Los materiales orgánicos se producen principalmente en las hojas.
P: ¿Cómo se desplazan estos materiales por la planta?
R: Estos materiales se desplazan por la planta en las células vivas del floema mediante un proceso denominado translocación.
P: ¿De qué está compuesta la savia?
R: La savia está compuesta por una solución acuosa rica en azúcares procedentes de la fotosíntesis.
P: ¿Quién propuso la hipótesis del "flujo de presión" para explicar el mecanismo de translocación del floema?
R: La hipótesis del 'flujo de presión' fue propuesta por Ernst Münch en 1930 para explicar el mecanismo de la translocación del floema.
P: ¿En qué dirección se produce el movimiento dentro de las células del floema?
R: El movimiento dentro de las células del floema se produce multidireccionalmente, mientras que el movimiento dentro de las células del xilema se produce unidireccionalmente (hacia arriba).
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