Expansión y senescencia foliar en soja (Glycine max L.): cambios redox y su modulación por condiciones de estrés

• Autores: Rodrigo Parola
• Directores de la Tesis: Hernán Ramiro Lascano (dir. tes.), Roberto Walter Racca (codir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Nacional de Córdoba (UNC) ( Argentina ) en 2016
• Idioma: español
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: hdl.handle.net
• Resumen
  • español

    El estado redox celular, determinado principalmente por la relación entre generación y degradación de especies reactivas del oxígeno (EROs), tiene un rol clave en la homeostasis celular, la modulación del crecimiento y desarrollo, y, en las respuestas a condiciones de estrés ambiental. Particularmente durante la senescencia y bajo diferentes condiciones de estrés ocurren aumentos en la generación de EROs, lo que puede devenir en procesos oxidativos deletéreos conocido como estrés oxidativo. Sin embargo, se ha reconocido las capacidad de las EROs de actuar como moléculas señales, modulando vías de señalización implicadas en el crecimiento y desarrollo de las plantas. La hipótesis propuesta en este trabajo fue que las diferentes etapas del desarrollo foliar en soja (expansión y madurez/senescencia) van acompañadas de cambios redox diferenciales, los cuales son alterados por condiciones de estrés y participan en la modulación de las respuestas al estrés. El objetivo principal fue estudiar los cambios redox que ocurren durante las etapas de expansión y madurez/senescencia foliar, y su relación con la modulación de las respuestas al estrés. Los cambios observados en las tasas de expansión y superficie foliar estuvieron acompañados por una dinámica diferencial en los niveles de .O2- y similares niveles de H2O2. Los mayores niveles se asociaron a una mayor velocidad de expansión, principalmente en la condición control. La expansión foliar pudo ser modulada con la aplicación externa de H2O2 y MnCl2, indicando la participación de las EROs en el desarrollo foliar. Los parámetros relacionados al funcionamiento fotosintético evidenciaron diferencias dinámicas significativas entre los tratamientos con una disminución marcada a partir del final de la expansión en plantas bajo estrés. El sistema antioxidante enzimático presentó comportamientos diferenciales a lo largo del desarrollo foliar y entre ambos tratamientos. Particularmente isoformas cloroplásticas de SOD respondieron tanto al estadio de desarrollo como a la condición de estrés. Los antioxidantes no enzimáticos estuvieron asociados principalmente a la edad foliar. La expresión de los genes de las enzimas relacionadas al estado redox, evidenciaron un control diferencial asociado tanto a la edad foliar como al estrés, con patrones diferenciales de expresión de sus isoformas en los distintos compartimentos celulares. En base a los resultados obtenidos proponemos que el estado redox mediado por la generación/degradación de EROs tiene participación directa sobre el desarrollo foliar, modulando la expansión, con consecuencias sobre la madurez/senescencia. Condiciones estresantes generan cambios en el estado redox que se traducen en efectos deletéreos sobre el proceso.

  • English

    Cellular redox state, mainly determined by the relationship between generation and degradation of reactive oxygen species (ROS), plays a key role in cellular homeostasis, modulation of growth and development, and in responses to environmental stress conditions. Particularly during senescence and different stress conditions increases in ROS generation occurs, which may become deleterious in oxidative processes known as oxidative stress. However, it has been recognized the ability of ROS to act as signals molecules, modulating signaling pathways involved in growth and development of plants. The proposal in this working hypothesis was that the different stages of leaf development in soybean (expansion and maturity/senescence) are accompanied by differentials redox changes, which are altered by stress conditions and are involved in modulating stress responses. The main objective was to study the redox changes that occur during periods of expansion and maturity/leaf senescence, and its relationship with the modulation of stress responses.

    The observed changes in the rates of expansion and leaf area were accompanied by a differential dynamic .O2 - levels and similar levels of H2O2. The highest levels were associated with a higher rate of expansion, mainly in the control condition. Leaf expansion could be modulated with the external application of H2O2 and MnCl2, indicating the involvement of ROS in leaf development. The photosynthetic performance related dynamic parameters showed significant differences between treatments with a marked decrease from the end of the expansion in plants under stress treatment. Enzymatic antioxidant system showed differential behavior along the leaf development and between treatments. Particularly chloroplast SOD isoforms responded both to the development stage as to the condition of stress. Nonenzymatic antioxidants were primarily associated with leaf age. The gene expression of redox state related enzymes, showed a differential control associated both leaf age and stress, with differential expression patterns of its isoforms in different cellular compartments.

    Based on the results obtained we suggest that the redox state mediated by the ROS generation/degradation has direct participation on leaf development, modulating the expansion, with consequences on the maturity/senescence. Stressful conditions cause changes in the redox state that result in deleterious effects on the process.