Cutícula vegetal - Plant cuticle
Una cutícula vegetal es una película protectora que cubre la epidermis de las hojas , los brotes jóvenes y otros órganos de las plantas aéreas sin peridermis . Consiste en polímeros de lípidos e hidrocarburos impregnados con cera, y es sintetizado exclusivamente por las células epidérmicas.
Descripción
La cutícula de la planta es una capa de polímeros lipídicos impregnada con ceras que está presente en las superficies externas de los órganos primarios de todas las plantas vasculares terrestres. También está presente en la generación de esporofitos de hornworts y en las generaciones de musgos de esporofitos y gametofitos. La cutícula de la planta forma una cubierta exterior coherente de la planta que puede aislarse intacta tratando el tejido vegetal con enzimas como pectinasa y celulasa .
Composición
La cutícula está compuesta por una membrana cuticular insoluble impregnada y recubierta de ceras solubles . La cutina , un polímero de poliéster compuesto de omega hidroxiácidos interesterificados que están reticulados por enlaces éster y epóxido , es el componente estructural más conocido de la membrana cuticular. La cutícula también puede contener un polímero de hidrocarburo no saponificable conocido como Cutan . La membrana cuticular se impregna con ceras cuticulares y se cubre con ceras epicuticulares , que son mezclas de compuestos alifáticos hidrófobos , hidrocarburos con longitudes de cadena típicamente en el intervalo C16 a C36.
Biosíntesis de cera cuticular
Se sabe que la cera cuticular está compuesta en gran parte por compuestos que se derivan de ácidos grasos de cadena muy larga (VLCFA) , tales como aldehídos , alcoholes , alcanos , cetonas y ésteres . También están presentes otros compuestos en la cera cuticular que no son derivados de VLCFA, tales como terpenoides , flavonoides y esteroles , y por tanto tienen rutas sintéticas diferentes a las de esos VLCFA.
El primer paso de la ruta de biosíntesis para la formación de VLCFA cuticulares, ocurre con la biosíntesis de novo de cadenas de acilo C16 (palmitato) por cloroplastos en el mesofilo, y concluye con la extensión de estas cadenas en el retículo endoplásmico de las células epidérmicas . Un catalizador importante que se cree que está en este proceso es el complejo de elongasa de ácidos grasos (FAE).
Para formar componentes de cera cuticular, los VLCFA se modifican a través de dos vías identificadas, una vía de reducción de acilo o una vía de descarbonilación . En la vía de reducción de acilo, una reductasa convierte los VLCFA en alcoholes primarios, que luego se pueden convertir en ésteres de cera a través de una cera sintasa . En la ruta de descarbonilación, los aldehídos se producen y descarbonilan para formar alcanos, y pueden oxidarse posteriormente para formar alcoholes secundarios y cetonas. La vía de biosíntesis de la cera termina con el transporte de los componentes de la cera desde el retículo endoplásmico a la superficie epidérmica.
Funciones
La función principal de la cutícula de la planta es como una barrera de permeabilidad al agua que evita la evaporación del agua de la superficie epidérmica y también evita que el agua externa y los solutos entren en los tejidos. Además de su función como barrera de permeabilidad para el agua y otras moléculas (previene la pérdida de agua), la micro y nanoestructura de la cutícula tienen propiedades superficiales especializadas que evitan la contaminación de los tejidos vegetales con agua externa, suciedad y microorganismos. Los órganos aéreos de muchas plantas, como las hojas del loto sagrado ( Nelumbo nucifera ) tienen propiedades ultrahidrófobas y autolimpiantes que han sido descritas por Barthlott y Neinhuis (1997). El efecto loto tiene aplicaciones en materiales técnicos biomiméticos .
La protección contra la deshidratación proporcionada por una cutícula materna mejora la aptitud de la descendencia en el musgo Funaria hygrometrica y en los esporofitos de todas las plantas vasculares . En las angiospermas, la cutícula tiende a ser más gruesa en la parte superior de la hoja ( superficie adaxial ), pero no siempre es más gruesa. Las hojas de las plantas xerofíticas adaptadas a climas más secos tienen un grosor de cutícula más igual en comparación con las de las plantas mesofíticas de climas más húmedos que no tienen un alto riesgo de deshidratación por la parte inferior de sus hojas.
"La hoja cerosa de la cutícula también funciona en defensa, formando una barrera física que resiste la penetración de partículas de virus, células bacterianas y las esporas y filamentos crecientes de hongos".
Evolución
La cutícula de la planta es una de una serie de innovaciones , junto con los estomas , el xilema y el floema y los espacios intercelulares en el tejido del tallo y el mesófilo de las hojas posteriores , que las plantas evolucionaron hace más de 450 millones de años durante la transición entre la vida en el agua y la vida en la tierra. Juntas, estas características permitieron que los brotes de plantas verticales exploraran ambientes aéreos para conservar agua internalizando las superficies de intercambio de gases, encerrándolas en una membrana impermeable y proporcionando un mecanismo de control de apertura variable, las células de protección estomática , que regulan las tasas de transpiración y CO 2. intercambio.