Funciones del metabolismo redox en la germinación y la respuesta a estrés salino en plantas de guisante (pisum sativum l.)

Zusammenfassung

RESUMEN Durante muchos años se han estudiado diferentes estrategias para mejorar el crecimiento y desarrollo de especies de cultivo de interés agronómico. La imprimación de semillas es una estrategia de pre-siembra, que modula la actividad metabólica germinativa. Además de las hormonas, durante la germinación hay muchas moléculas como las especies reactivas de oxígeno (ROS) y el NO que parecen desempeñar un papel señalizador. El principal objetivo de nuestro trabajo fue el estudio del tratamiento de semillas de guisante con peróxido de hidrógeno (H2O2) como estrategia de pre-siembra, analizando sus efectos a nivel morfológico, fisiológico y bioquímico. En nuestros experimentos, la incubación de las semillas de guisante en presencia de H2O2 aumentó el porcentaje de germinación, así como el crecimiento de las plántulas (medido como peso fresco y longitud de las plántulas), de una manera dependiente de la concentración. El pre-tratamiento con H2O2 20 mM produjo notables cambios en el metabolismo antioxidativo y en el perfil hotmonal. Así mismo, el análisis proteómico de las plántulas de guisante mostró una inducción de proteínas relacionadas con la señalización y desarrollo, la elongación y la división celulares y el control del ciclo celular. Del mismo modo, previo a la emergencia de la radícula, se produjo un aumento de los niveles de proteínas carboniladas en la fracción albúmina, principalmente tras 12 h de imbibición. El análisis de los péptidos carbonilados permitió la identificación de proteínas de almacenamiento y de diversas enzimas metabólicas. La carbonilación de proteínas es un proceso oxidativo irreversible que conduce a la pérdida de función de la proteína. Sin embargo, en semillas no se considera necesariamente un fenómeno perjudicial, habiéndose asociado como un proceso necesario en el inicio y el desarrollo de la germinación. El aumento de los niveles de proteína carboniladas se correlacionó con un aumento del H2O2 endógeno y de los niveles de peroxidación lipídica. Estudiamos también los niveles de transcripción de dos PsMAPK (PsMAPK2 y PsMAPK3), previamente descritas como susceptibles de activación en presencia de H2O2. Se detectó un aumento en los niveles de PsMAPK2, especialmente tras 12 h de imbibición de las semillas en H2O2. Por su parte, no se produjeron cambios notables en la expresión de PsMAPK3. En términos generales, proponemos al H2O2 como coordinador del inicio de la germinación en semillas de guisante, actuando como un factor de imprimación que implica cambios específicos en el proteoma, en los niveles de transcripción y en el perfil hormonal, resultando en una aceleración del proceso de germinación, probablemente debido a la vigorización de las semillas. Estos resultados tienen implicaciones prácticas, pudiéndose aplicar en una mejora de las estrategias tecnologías en la germinación de semillas. Por otro lado, estudiamos los efectos producidos por el tratamiento con ácido salicílico (SA) sobre plantas adultas de guisante sometidas a un estrés salino (NaCl 70 mM). El SA es un compuesto fenólico soluble en agua, que juega un papel importante en la respuesta de defensa frente a patógenos y también tiene un papel relevante en situaciones de estrés abiótico. En general, los resultados muestran que los tratamientos con SA afectaron negativamente a la respuesta de las plantas de guisante frente a estrés salino, y esta respuesta se correlacionó con un desequilibrio en el metabolismo antioxidativo. Por otra parte, los datos también indican que el tratamiento con SA podría aumentar la resistencia de las plantas sometidas a estrés salino frente a un posible ataque de patógenos oportunistas, como sugiere el aumento de la expresión génica de PsPR1b.