Presión de raíz

raíces primarias y secundarias en una planta de algodón

La presión de la raíz es la presión osmótica transversal dentro de las células de un sistema de raíces que hace que la savia suba a través del tallo de una planta hacia las hojas.

La presión de las raíces se produce en el xilema de algunas plantas vasculares cuando el nivel de humedad del suelo es alto, ya sea durante la noche o cuando la transpiración es baja durante el día. Cuando la transpiración es alta, la savia del xilema suele estar bajo tensión, más que bajo presión, debido al tirón de la transpiración. Por la noche, en algunas plantas, la presión de la raíz provoca la gutación o exudación de gotas de savia xilemática de las puntas o los bordes de las hojas. La presión de la raíz se estudia eliminando el brote de una planta cerca del nivel del suelo. La savia del xilema exudará del tallo cortado durante horas o días debido a la presión de la raíz. Si se conecta un manómetro al tallo cortado, se puede medir la presión de la raíz.

La presión de la raíz es causada por la distribución activa de iones de nutrientes minerales en el xilema de la raíz. Sin transpiración para transportar los iones por el tallo, se acumulan en el xilema de la raíz y reducen el potencial hídrico. Luego, el agua se difunde desde el suelo hacia el xilema de la raíz debido a la ósmosis. La presión de la raíz es causada por esta acumulación de agua en el xilema que empuja las células rígidas. La presión de la raíz proporciona una fuerza que empuja el agua hacia arriba del tallo, pero no es suficiente para explicar el movimiento del agua hacia las hojas en la parte superior de los árboles más altos. La presión máxima de las raíces medida en algunas plantas puede elevar el agua solo a 6,87 metros, y los árboles más altos superan los 100 metros de altura.

Papel de la endodermis

La endodermis en la raíz es importante en el desarrollo de la presión radicular. La endodermis es una sola capa de células entre la corteza y el periciclo. Estas células permiten el movimiento del agua hasta llegar a la franja de Caspar, hecha de suberina, una sustancia impermeable. La tira de Casparian evita que los iones de nutrientes minerales se muevan pasivamente a través de las paredes celulares endodérmicas. El agua y los iones se mueven en estas paredes celulares a través de la vía del apoplasto. Los iones fuera de la endodermis deben transportarse activamente a través de una membrana celular endodérmica para entrar o salir de la endodermis. Una vez dentro de la endodermis, los iones se encuentran en la vía del simplasto. No pueden volver a difundirse, pero pueden moverse de una célula a otra a través de plasmodesmos o ser transportados activamente al xilema. Una vez en los vasos del xilema o traqueidas, los iones están nuevamente en la vía del apoplasto. Los vasos del xilema y las traqueidas transportan agua hacia arriba de la planta pero carecen de membranas celulares. La tira de Casparian sustituye su falta de membranas celulares y evita que los iones acumulados se difundan pasivamente en la vía del apoplasto fuera de la endodermis. Los iones que se acumulan en el interior de la endodermis en el xilema crean un gradiente de potencial hídrico y, por ósmosis, el agua se difunde desde el suelo húmedo, a través de la corteza, a través de la endodermis y hacia el xilema.

La presión de las raíces puede transportar agua y nutrientes minerales disueltos desde las raíces a través del xilema hasta la parte superior de las plantas relativamente pequeñas cuando la transpiración es baja o nula. La presión radicular máxima medida es de aproximadamente 0,6 megapascales, pero algunas especies nunca generan presión radicular alguna. Se considera que el principal contribuyente al movimiento de agua y nutrientes minerales hacia arriba en las plantas vasculares es el tirón transpiracional. Sin embargo, las plantas de girasol cultivadas con una humedad relativa del 100 % crecieron normalmente y acumularon la misma cantidad de nutrientes minerales que las plantas con una humedad normal, que tenían una tasa de transpiración de 10 a 15 veces mayor que las plantas con una humedad del 100 %. Por lo tanto, la transpiración puede no ser tan importante en el transporte ascendente de nutrientes minerales en plantas relativamente bajas como se supone a menudo.

Los vasos de xilema a veces se vacían durante el invierno. La presión de la raíz puede ser importante para rellenar los vasos del xilema. Sin embargo, en algunas especies los vasos se rellenan sin presión de las raíces.

La presión de las raíces suele ser alta en algunos árboles de hoja caduca antes de que salgan las hojas. La transpiración es mínima sin hojas y los solutos orgánicos se movilizan, por lo que disminuye el potencial hídrico del xilema. El arce azucarero acumula altas concentraciones de azúcares en su xilema a principios de la primavera, que es la fuente del azúcar de arce. Algunos árboles "sangran" la savia del xilema profusamente cuando sus tallos se podan a fines del invierno o principios de la primavera, p. arce y olmo. Tal sangrado es similar a la presión de la raíz, solo que los azúcares, en lugar de los iones, pueden reducir el potencial hídrico del xilema. En el caso único de los árboles de arce, el sangrado de savia es causado por cambios en la presión del tallo y no por la presión de la raíz.

Es muy probable que todas las gramíneas produzcan presión radicular. En los bambúes, la presión de las raíces se correlaciona con la altura máxima de un clon.