Saline Systems, 2006; 2: 7-7 (más artículos en esta revista)

Efectos de las cianobacterias productos extracelulares y ácido giberélico en la tolerancia a la salinidad Oryza sativa L

BioMed Central
AA Rodríguez (andres.a.rodriguez @ gmail.com) [1], AM Stella (stella@qb.fcen.uba.ar) [2], MM Storni (cyanob@bg.fcen.uba.ar) [1] , G Zulpa (cyanob@bg.fcen.uba.ar) [1], MC Zaccaro (cyanob@bg.fcen.uba.ar) [1]
[1] Laboratorio de Fisiología Vegetal y Biología de cianobacterias. Departamento de Biodiversidad y Biología Experimental
[2] Laboratorio de Ecoporphyrin. Departamento de Química Biológica. Facultad de Ciencias Exactas y Ciencias Naturales. Universidad de Buenos Aires, Pabellón II, 4 ° Piso, Intendente Güiraldes 2620, C1428EHA Buenos Aires, Argentina

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Resumen

Salt estrés es uno de los más graves factores que limitan la productividad de arroz, alimento básico de la dieta en muchos países. Ácido giberélico se ha informado a reducir NaCl inducida por inhibición del crecimiento en algunas plantas, incluso el arroz. La mayoría de los suelos de arroz tienen una natural de la población de cianobacterias, microorganismos procariótico photosynthethic, que sintetizar y liberar reguladores del crecimiento de plantas como las giberelinas que podría ejercer un natural efecto beneficioso sobre la sal hizo hincapié en plantas de arroz. El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de la cianobacteria Scytonema hofmanni productos extracelulares en el crecimiento de plántulas de arroz inhibido de NaCl y compararlo con el efecto del ácido giberélico en la misma situación de estrés. Crecimiento (longitud y peso de las plantas de semillero) y los parámetros bioquímicos (5-aminolevulinate dehydratase actividad, el total de porfirina libre y contenido de pigmentos) fueron evaluados.

Salt exposición afectado negativamente a todos los parámetros medidos, con la excepción de clorofila. Chlrorophyll concentraciones casi se duplicó a la exposición a altas sal. Ácido giberélico contrarrestado el efecto de la sal en la longitud y el peso seco de la rama, y en carotenoides y clorofila b contenidos. Productos extracelulares anulaba el efecto de la sal en disparar peso seco y contenido de carotenoides; parcialmente contrarrestado el efecto de disparar longitud (de 54% a 38% de disminución), peso seco raíz (de 59% a 41% de disminución) y el total de porfirina libre (a partir del 31 al 13% de disminución); una reducción de un 35% la sal aumento de clorofila a; no tuvo ningún efecto sobre la longitud de la raíz y la clorofila b. Ácido giberélico y el aumento de productos extracelulares 5-aminolevulinate dehydratase actividad durante el control, sin sal. Cuando coinciden con altos niveles de salinidad, la exposición a cualquiera de PE o GA 3, dio lugar a una inversión de disparar relacionados con las respuestas al estrés sal. Proponemos que Scytonema hofmanni extracelular productos pueden contrarrestar la homeostasis alterada de hormona de las plantas de semillero de arroz bajo el estrés de la sal que producen giberelina-como reguladores del crecimiento de plantas.

Apreciación

La mayoría de los suelos de arroz tienen una natural de la población de cianobacterias. Algunos representantes de estos procariótico photosynthethic microorganismos son una fuente potencial de la combinación de nitrógeno porque son capaces de fijar nitrógeno atmosférico [1]. Un beneficio adicional de las cianobacterias es su capacidad para sintetizar y liberar sustancias bioactivas, como las auxinas, giberelinas, citocininas, las vitaminas, polipéptidos, aminoácidos, que promuevan el crecimiento de las plantas y el desarrollo [2 - 4].

Las zonas costeras la salinidad y la acumulación de sales en las tierras de regadío son los principales factores deprimente rendimiento en cosecha de arroz. La salinidad puede afectar la germinación, el metabolismo, el tamaño de las plantas, ramificación, hoja tamaño y la anatomía general de la planta. La sal también afecta a componentes de la fotosíntesis, como las enzimas, clorofila y carotenoides contenidos [5], así como la actividad de ALA-D [6], en segundo lugar la enzima de porfirina biosíntesis vía que producen las sustancias del grupo hemo y la clorofila en las plantas. El efecto inhibidor de sal estrés en el crecimiento de la planta se exhibe en varios niveles e implica una serie de procesos celulares, tales como la división celular y la expansión. Estos procesos celulares están regulados por hormonas para que la homeostasis pueden alterarse por la sal. Varios informes han indicado que la aplicación en los cultivos de reguladores de crecimiento, tales como GA 3 y citocinina, producido algún beneficio para aliviar los efectos adversos del estrés sal [7]. GA 3 reducido NaCl inducida por inhibición del crecimiento de plántulas de arroz disparar [8], y cinetina aclarado la influencia de la salinidad sobre el crecimiento y la producción de reguladores del crecimiento de plantas en Vigna sinensis y Zea mays [6].

El objetivo de este trabajo fue evaluar la capacidad de Scytonema hofmanni PE para contrarrestar el NaCl inducida por inhibición del crecimiento en plántulas de arroz y compararlos con los efectos beneficiosos de ácido giberélico.

Axénicos una cepa de la cianobacteria Scytonema hofmanni (14 a), la cultura de la colección del Laboratorio de cianobacterias, Universidad de Buenos Aires [9], fue seleccionada para este experimento, ya que anteriormente había mostraron un efecto en la promoción de la longitud del tallo de arroz las plantas de semillero de la misma manera que GA 3 (Rodríguez, comunicación personal). S. hofmanni se cultivaron en medio W modificados [9], bajo la luz fluorescente (45 μ mol de fotones m -2 s -1), fotoperíodo 12:12. En 14 días la biomasa de cianobacterias fue separado del medio de cultivo por centrifugación (40 min, 8000 × g, 10 ° C), bajo condiciones estériles. La productividad fue de 1,4 mg de biomasa DW / mL cultura. El sobrenadante (PE) que contengan productos extracelulares, fue esterilizada de 0,22 μ m de tamaño de poro de membrana Millipore y storaged a 4 ° C. Germinado estéril caryopses de Oryza sativa L. CV. Yeruá PA (amablemente proporcionados por La Arrocera Argentina SA) fueron cultivadas en hidroponia. Cajas de plástico que contienen 650 mL de los diferentes medios de cultivo se encontraban bajo la luz fluorescente (45 μ mol de fotones m -2 s -1), fotoperíodo 12:12, 31 ± 1 ° C y 80 el porcentaje de humedad. Los medios de cultivo fueron: W +5 g NaCl / L; W +5 g NaCl / L +0,5 GA 3 mg / L; PE +5 g NaCl / L y W (control). La concentración de NaCl 5 g / L (85 mM) se ha demostrado previamente para inhibir todos los parámetros estudiados. Nosotros también ha establecido que las plantas de semillero son más sensibles a la sal a los 14 días. Para evitar cualquier efecto de esta cepa la capacidad de fijar nitrógeno en el biológico y parámetros bioquímicos, desde el día 5, todos los tratamientos se han añadido con 2 ml por día de la completa solución de minerales Hoagland, que contienen nitrógeno combinado [10]. Al día 14, se cosecharon las plantas de semillero y disparar longitud, peso y disparar en seco (DW), longitud de raíz y la raíz DW fueron medidos y los brotes se han utilizado para las determinaciones bioquímicas, clorofila a, b y carotenoides, de acuerdo a [11]; proteínas totales, total de porfirina libre y ALA-D (EC 4.2.1.24) de acuerdo con la actividad [12]. Una unidad de ALA-D (U) se define como la cantidad de enzima que cataliza la formación de 1 nmol de producto / h bajo la condición de norma de incubación. Los valores obtenidos en un diseño completamente al azar fueron analizados por una forma de ANOVA y DGC de prueba [13], utilizando el programa estadístico InfoStat 2002.

Salt-expuestos planta exhibió una reducción de disparar y crecimiento de las raíces y la biomasa en relación con el control de las plantas. Cuando coinciden con altos niveles de salinidad, la exposición a cualquiera de PE o GA 3, dio lugar a una inversión de disparar relacionados con las respuestas al estrés sal, pero no a raíz respuestas. NaCl disparar longitud reducida en un 54%, longitud de raíz en un 62%, DW disparar en un 37% y raíz de DW 59% (Fig. 1A, B, C y 1D, respectivamente). Esta resultados coinciden con otros autores que han trabajado con las plantas de semillero de arroz destacó por la sal [8, 14], estableció que la DW de las plantas disminuyó con la salinidad en dos tolerantes y sensibles cultivares de arroz.

GA 3 contrarrestado la inhibición de disparar el crecimiento producido por la sal (Fig. 1A y 1C]. Lin y Kao [8] estableció también que la sal inducida por la inhibición de la brotación de arroz se redujo de GA 3. En nuestro experimento GA 3 no mostraron diferencias con NaCl en la inhibición de crecimiento de las raíces (Fig. 1B]. GA 3 produjo una inhibición a raíz DW (72% en comparación con el control), que es superior a la producida por la inhibición de sal (Fig. 1D].

PE parcialmente contrarrestado NaCl inducida por la inhibición en disparar longitud (16% menos de inhibición) Este resultado coincide con los obtenidos inoculando cianobacterias en los arrozales afectados por la sal [15]. PE también aumentó raíz DW en un 18% el valor de la sal con sal (Fig. 1D]. PE anulaba el efecto de la sal en disparar DW (Fig. 1C], pero no tuvo ningún efecto sobre la inhibición de crecimiento de las raíces de NaCl (Fig. 1B]. GA 3 se sabe que sólo afectan a disparar caracteres. GA PE 3 y tratamientos aliviado el efecto adverso de sal en la brotación, pero fueron ineficaces en cuanto a crecimiento de las raíces. La coincidente efectos biológicos de la GA PE 3 y sólo en disparar el crecimiento indican una posibilidad de giberelina EP que contiene sustancias similares a.

Salt exposición afectado negativamente a todos los parámetros bioquímicos con la excepción de clorofila. Salt reducido ALA-D actividad en un 23% (Fig. 1E] Este resultado coincide con otros autores que también observó que, además de la reducción de ALA-D sal disminuyó 3 GA contenido y el aumento de la ABA contenido [6]. La sal también redujo total de porfirinas libres de 31% (Fig. 1F], carotenoides y en un 42% (Fig. 1i], pero el aumento de clorofila a y b de 83% y 96%, respectivamente (Fig. 1G y 1H]. También se observó en otros cultivares de arroz que los carotenoides se redujeron de NaCl [5, 16]. Sin embargo, en otros sistemas modelo, como la sal tolerante algas verdes, la clorofila: carotenoides proporción tiende a disminuir en función de la salinidad [17]. Hay muy pocos datos disponibles sobre el aumento del contenido de clorofila de sal. Pervaiz et al. demostrado que el contenido de clorofila fue progresivamente con el aumento de la salinidad en trigo [18].

GA PE 3 y el aumento de ALA-D actividad por igual, superando el valor de control en torno al 50% (Fig. 1E]. Total de porfirina libre se redujo en un NaCl + GA 3 en un 70% comparando con el control sin sal, por lo que este parámetro se debió a la reducción de 55% en comparación con el tratamiento de NaCl (Fig. 1F]. GA 3 no contrarrestar el efecto de la sal en clorofila a (Fig. 1G], pero lo hizo en la clorofila b (Fig. 1H].

En comparación con la sal, el Parlamento Europeo aumentó porfirina libre total en un 18% (Fig. 1F] y en comparación con el control sin sal aumentó un contenido de clorofila (Fig. 1G]. Con respecto a la clorofila b, PE no produjo una diferencia significativa en comparación con sal (Fig. 1H]. Por lo tanto, GA 3 y EP producido efectos similares en ALA-D actividad y contenido de carotenoides. PE parcialmente revertido sal efecto sobre el total de porfirina libre y el aumento de un contenido de clorofila; GA 3 totalmente revertido el efecto de la sal en el contenido de clorofila b tomarlas al valor del control. La disminución del contenido de carotenoides de la sal producida era totalmente contrarrestado por el PE, así como de GA 3.

En Lupinus termis, Haroun y Hussein [19] estableció que las semillas cebado en cianobacterias culturas filtrados aumento de a y b de clorofila y la reducción de contenido de pigmentos carotenoides. En cuanto a reguladores del crecimiento de plantas, este tratamiento también el aumento de auxinas, ácido giberélico y citocinina contenido y la disminución de la ABA contenido. Existe un acuerdo general sobre la inducción de los niveles endógenos de hormonas exógenas aplicación de diferentes reguladores de crecimiento [20]. En nuestro experimento la mejora de plántulas de arroz sal tolerancia fue probablemente debido a la presencia de hormonas en el Parlamento Europeo elaborado por la cianobacteria. El tratamiento con GA 3 puede haber contrarrestado el exceso de la ABA producido como respuesta a la sal estrés, alteraciones en la reducción de los ratios de crecimiento phytoregulators.

S. hofmanni PE vuelto total o parcialmente muchas de las NaCl efectos inducidos sobre el crecimiento y también las alteraciones bioquímicas de Yerua PA plántulas de arroz. PE coincidió en parte con GA 3 en la mejora de la sal parámetros afectados. Las cianobacterias EP contendrá giberelina-al igual que las sustancias que pueden ser responsables de la reducción de la sal estrés efecto negativo sobre la homeostasis de la hormona.

Sin embargo, sería importante confirmar la presencia de giberelinas en S. hofmanni productos extracelulares, así como la alteración de la homeostasis hormonal en este cultivar arroz bajo el estrés de sal.

Abreviaturas

Abscisic acid, ABA; aminolevulic ácido dehidratase, ALA-D; peso en seco, DW; productos extracelulares, PE; peso fresco, FW; ácido giberélico, GA 3; ácido indol acético, AIA; Watanabe medio de cultivo, W.

Autores de las contribuciones

AR estudió la morfología y los parámetros bioquímicos y se lleva a cabo el análisis estadístico.

AMS estudiado los parámetros bioquímicos

MMS participó en la interpretación de los datos

GZ participó en la interpretación de los datos

MCZ, concepción y diseño del experimento, la interpretación de los datos.

Todos los autores redactado, leído y aprobado el manuscrito final.