Vernalización: Cómo el frío afecta a la floración

Si, como nosotros, eres un apasionado cultivador, serás muy consciente de cómo el frío puede afectar a tus plantas, ya hablemos del lento crecimiento de las plantas en un armario de cultivo interior sin calefacción durante el invierno o de las últimas plantas de exterior que no acaban de madurar antes de la primera helada y acaban sucumbiendo al frío. Pero a pesar de los efectos negativos que puede tener sobre el cannabis, el frío es fundamental para el éxito de muchas plantas y juega un papel fundamental en su correcto desarrollo y en funciones clave como la germinación, el crecimiento y la floración.

Algunas plantas necesitan el frío del invierno para poder florecer en primavera (Foto: Peter Stenzel)
Algunas plantas necesitan el frío del invierno para poder florecer en primavera (Foto: Peter Stenzel)

Probablemente hayas oído hablar de la estratificación, en la que las semillas de algunas especies de plantas permanecerán latentes hasta que hayan estado expuestas a un período prolongado de bajas temperaturas. Esta es una adaptación evolutiva para asegurar que las semillas no germinen hasta que termine el frío invierno, aumentando así en gran medida sus posibilidades de supervivencia. Este es el caso de muchas variedades de cannabis de tipo salvaje (más conocidas como genéticas autóctonas), que tendrán tasas de germinación mucho más altas después de un período de almacenamiento en frío.

La vernalización es otro ejemplo del papel vital que juega el frío en el desarrollo de las plantas, y es este proceso el que veremos hoy. Se puede definir como la adquisición de la competencia para florecer como consecuencia de la exposición prolongada al frío. Esto significa que las especies de plantas que requieren vernalización deben pasar por un período de clima frío - hasta varios meses a temperaturas entre 1ºC y 7ºC - antes de que puedan comenzar a florecer y terminar su ciclo de vida. Sin el clima frío para desencadenarlas, estas plantas permanecerían en crecimiento vegetativo indefinidamente.

¿Por qué algunas plantas necesitan vernalización?

La vernalización es una adaptación evolutiva que permite que las plantas con flores obtengan una ventaja sobre su competencia cuando la temporada de crecimiento comienza en primavera al germinar y comenzar su desarrollo en otoño antes de que llegue el frío del invierno. Pero este clima frío inminente plantea un problema para las plantas jóvenes a medida que comienzan su vida. Si las plantas continúan creciendo y comienzan a florecer durante el invierno, lo más probable es que las flores o frutos sean destruidos por las duras condiciones del invierno: lluvia, nieve y temperaturas bajo cero, anulando así los esfuerzos reproductivos de las plantas durante todo el temporada.

Para adaptar su capacidad reproductiva a esta amenaza, algunas plantas han desarrollado el mecanismo de vernalización. Esto asegura que la floración y la producción de frutos se retrasen hasta principios de la primavera, cuando las condiciones son mucho más beneficiosas para la reproducción. Por lo tanto, la planta que se ha estado desarrollando lentamente desde el otoño anterior ahora puede concentrar su energía en florecer y producir semillas para garantizar la supervivencia continua de su especie, mientras la mayoría de las plantas anuales aún están germinando o en la etapa de plántula. Esto le da una ventaja competitiva sobre otras plantas, lo que le permite terminar su ciclo reproductivo del año antes de que las plantas anuales no resistentes hayan comenzado a desarrollarse, y en un momento en que pocas plantas están floreciendo.

Los brotes de muchos árboles no pueden abrirse sin un largo período de frío en invierno
Los brotes de muchos árboles no pueden abrirse sin un largo período de frío en invierno

De manera similar, y por las mismas razones, muchos árboles y plantas perennes requieren un período de clima frío para liberarse de la letargo del invierno. Es decir, para que los cogollos que se desarrollaron en otoño se abran y formen hojas, deben estar expuestos a un frío prolongado. Los períodos cortos de clima frío no serán suficientes para dar competencia a la floración o para liberar a los árboles de la latencia de las yemas, de lo contrario, estos procesos podrían desencadenarse por la fluctuación del clima en otoño, con consecuencias desastrosas. Para evitarlo, estas plantas han evolucionado únicamente para responder a los largos periodos de frío que se experimentan durante el invierno, consiguiendo que el proceso reproductivo se inhiba hasta la primavera.

El frío en el cultivo de marihuana

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¿Qué plantas requieren vernalización?

Por lo general, las plantas que requieren vernalización para inducir la capacidad de florecer son las bienales y las anuales resistentes al invierno de las zonas templadas.

Este repollo que pasó el invierno florecerá en primavera si no se cosecha de antemano (Foto: Yasunari Nakamura)
Este repollo que pasó el invierno florecerá en primavera si no se cosecha de antemano (Foto: Yasunari Nakamura)

Las bienales son plantas que tienen un ciclo de vida de dos años, utilizando el primer año para construir una estructura saludable, almacenando energía en sus raíces para sobrevivir al invierno y luego dedicando el segundo año a la reproducción, es decir, a la floración y fructificación. Hay muchas variedades de vegetales bienales, sin embargo, en su mayoría se cultivan como anuales y, por lo general, solo se cultivan como bienales cuando los jardineros necesitan guardar semillas para temporadas futuras. Las bienales populares incluyen remolacha, coles de Bruselas, col, zanahorias, coliflor, apio, acelgas, escarola, col rizada, colinabo, nabo, puerros, cebollas, perejil y chirivías.

Las plantas anuales resistentes al invierno comienzan en otoño y las plantas pasarán el invierno antes de comenzar a florecer en primavera. Ejemplos de vegetales anuales populares resistentes al invierno son las habas, los guisantes y las espinacas.

En el mundo agrícola, los cultivos anuales de cereales resistentes al invierno juegan un papel importante en la producción anual de granos, llenando un vacío en la rotación que otros cultivos no pueden y aprovechando la nieve y la lluvia del invierno para crecer, lo que significa que tienden a dar mucho mayores rendimientos que los cultivos de cereales de verano. Los cultivos de cereales con cepas de invierno incluyen centeno, cebada, trigo y triticale, todos los cuales también son perfectos para usar como cultivos de cobertura de abono verde para proteger y enriquecer el suelo durante el invierno, ya que pueden cosecharse e incorporarse al suelo mucho antes de sembrar la semilla.

¿Cómo funciona la vernalización?

Los estudios en Arabidopsis thaliana (considerada por los científicos como una planta modelo para la investigación) han podido identificar dos genes cuya expresión hace necesaria la vernalización. Las plantas que requieren frío para poder florecer tienen copias activas de estos genes, conocidos respectivamente como Frigida y FLC (Flowering Locus C). FLC es un represor que se activa en otoño e inhibe la expresión de genes clave en el mecanismo de floración. Frigida, por otro lado, activa y eleva el nivel de FLC dentro del ARN de la planta. Un período prolongado de clima frío tiene el efecto de silenciar la expresión de FLC, lo que lleva a la competencia para florecer.

Plantas de mostaza silvestre que florecen a principios de la primavera mientras los árboles aún están desnudos (Foto: Carol M. Highsmith)
Plantas de mostaza silvestre que florecen a principios de la primavera mientras los árboles aún están desnudos (Foto: Carol M. Highsmith)

En las especies de gramíneas que requieren vernalización, como la cebada o el trigo de invierno, el mecanismo funciona de manera ligeramente diferente y la inducción de la floración es inhibida por un gen llamado VRN2. La exposición a largos períodos de clima frío aumenta la expresión de VRN1, otro gen que trabaja para reprimir VRN2, lo que permite la inducción de la floración.

Vernalización para una floración más rápida

La técnica de vernalización también se puede emplear para engañar a las plantas para que produzcan una cosecha más rápida de lo que se podría obtener de otra manera. Este es el caso del trigo de invierno que, a diferencia del trigo de primavera, requiere de 6-10 semanas de vernalización para poder florecer y producir grano.

Se siembra tradicionalmente en otoño para que las plantas jóvenes y resistentes puedan pasar el invierno y comenzar la producción en primavera para la cosecha a principios del verano, lo que requiere tres temporadas para pasar de la semilla a la cosecha. En un esfuerzo por mejorar la productividad de los cultivos, los investigadores agrícolas han descubierto que, al exponer los granos germinados a temperaturas cuidadosamente calibradas y a un fotoperíodo específico, el tiempo entre la germinación y la cosecha puede reducirse drásticamente. Usando esta técnica, los agricultores pudieron lograr hasta cinco cosechas de cereales por año donde antes solo eran posibles dos.

Dependencia del fotoperiodo

En algunas especies de plantas, la vernalización por sí sola no es suficiente para permitir la floración, y además se requiere el fotoperiodo correcto. Esto significa que una planta sensible al fotoperíodo o fotodependiente que haya pasado por la vernalización pero que haya estado sujeta a una duración del día incorrecta permanecerá en crecimiento vegetativo hasta que se exponga al fotoperíodo correcto para inducir la floración. Así, una planta fotoperiódica con un requerimiento de vernalización no florecerá a menos que haya estado expuesta a un largo período de frío, incluso bajo el fotoperíodo correcto. Asimismo, la misma planta, habiendo pasado por la vernalización, a su vez, se negará a florecer si el fotoperiodo es incorrecto.

Plántulas de cereal tipo invierno en proceso de vernalización (Foto: Crédito: Bibiana Espinosa/CIMMYT)
Plántulas de cereal tipo invierno en proceso de vernalización (Foto: Crédito: Bibiana Espinosa/CIMMYT)

Desvernalización

Así como el clima frío provoca la vernalización y da a las plantas la capacidad para florecer, el calor puede usarse para revertir este proceso siempre y cuando sus efectos sean contraproducentes para los cultivos. La desvernalización es la reversión de la planta a su estado original sin floración a través de la exposición a altas temperaturas. Esta es una técnica utilizada para plantas de cebolla jóvenes, conocidas como conjuntos, que se almacenan a temperaturas muy bajas para reducir el deterioro y luego se venden como una alternativa fácil a las semillas de cebolla. Este almacenamiento en frío equivale a su vernalización, lo que significa que comenzarán a florecer inmediatamente después de la siembra, algo que se debe evitar si los jardineros quieren cosechar cebollas de buen tamaño. Para ello, los plantones se exponen a temperaturas de poco menos de 30ºC durante 2-3 semanas antes de la siembra, devolviéndolos a un estado de no floración para que puedan permanecer en crecimiento vegetativo y producir hermosos bulbos para la cocina.

Eso es todo sobre la vernalización, esperamos que hayas disfrutado leyéndolo tanto como nosotros disfrutamos escribiéndolo. Como siempre, estaremos encantados de escuchar tus opiniones y responder cualquier pregunta en la sección de comentarios a continuación.

¡Feliz cultivo!

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Referencias:

  • Jin-Kyung Cha, Kathryn O’Connor, et al. (2021). A new protocol for speed vernalisation of winter cereals.
  • Friedrich Laibach (1951). About summer and winter annual breeds of Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. A contribution to the etiology of flowering.
  • Napp-Zinn, K. (1987). Vernalization: Environmental and genetic regulation.

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04-10-2022 Huerto y Jardín

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