Mecanismos bioquímicos y moleculares de tolerancia a la salinidad en especies cultivada y silvestre de tomate : papel de los enzimas translocadores de iones de plasmalema y tonoplasto

Abstract

Para disminuir el impacto de la salinidad en agricultura, una estrategia importante para ayudar a la selección de las plantas mas tolerantes y productivas, se basa en el conocimiento de los mecanismos bioquímicos y moleculares de resistencia en medios salinos. En especies tolerantes, la capacidad para regular los flujos iónicos constituye un mecanismo de tolerancia, por lo que la identificación y caracterización bioquímica y génica de los mecanismos fisiológicos que controlan esta respuesta pueden ser claves en los programas de mejora. De aquí, que este trabajo se haya centrado en un estudio comparativo entre especies de tomate cultivado Lycopersicon esculentum cv. Pera y silvestre, Lycopersicon pimpinellifolium, teniendo como objetivos básicos la definición del grado de tolerancia de las especies en estudio, que permita un análisis del papel que en la acumulación de iones puedan jugar las distintas partes de la planta, así como la identificación de los mecanismos implicados en el reparto de iones entre raiz y parte aérea. Para ello, se han utilizado una serie de estrategias, las cuales incluyen la determinación de la actividad, contenido, expresión génica y regulación de las enzimas H -ATPasa, asi como el antiporte Na+/H+ de la membrana plasmática y del tonoplasto de la raiz y parte aérea de plantas de tomate sometidas a tratamientos diferenciales NaCl., encontrándose los siguientes resultados:1) En las condiciones experimentales utilizadas, la especie Lycopersicon esculentum cv. Pera, en función de un crecimiento significativamente mayor de las plantas, asociado a un patrón de acumulación de Na+ y C1- basado en su comportamientación en raices y parte aérea, especialmente en hojas. 2) A partir de membranas microsomales de diferentes tejidos de tomate cultivado y silvestre, se han obtenido preparaciones altamente enriquecidas en plasmalema, con actividad H+Ppasa de tipo V, todas ellas identificables por su sensibilidad a inhibiodores específicos e inmunodetección con anticuerpos específicos. 3) La reducción de la actividad de hidrólisis de ATP por el NaC1 del medio de cultivo y no de la capacidad bombeadora de H+, con el subsiguiente incremento en la eficiencia de acoplamiento, unido a una disminución de la cantidad de proteína antígenica, correspondiente al enzima H+-ATPasa de plasmalema de raíces de ambas especies, sugiere una compleja modulación de esta proteína por mecanismos transcripcionales y postraduccionales en respuesta al estrés salino. 4) Se han aislado y clonado sendos fragmentos de ADNc que codifican a la V-Ppasa de L. Pimpinellifolium y a la subunidad A de la V-ATPasa de raíces de L. Esculentum, indentificados por la alta homología de sus respectivas secuencias deducidas de aminoácidos con las de los genes correspondientes depositadas en los bancos de genes. 5) El estrés salino moderado no indujo cambios importantes en la actividad, contenido y expresión génica del enzima H+- ATPasa de tonoplasto de raíces y tallos, mientras estimuló la actividad, contenido y expresión génica del enzima H+- Ppasa de raíces de ambas especies. 6) No se ha detectado por métodos enzimológicos, una actividad de eflujo de H+ dependiente de Na+ que obedezca a la acción de un enzima antiporte Na+/H+ en vesículas de plasmalema de raices de ambas especies de tomate. 7)La existencia de un sistema antiportador Na+/H+ en vesículas de tonoplasto de raíces y tallos de L. Pimpinellifolium, específicamente inducido por el tratamiento salino, así como de tallos de L. Esculentum, presentede forma constitutiva, sugiere la presencia, en las membranas vascuolares de estos tejidos, de un mecanismo de control de flujo de Na+ a la parte aérea y de la selectividad Na+-k+.7) La respuesta bioquímica de las bombas translocadoras de H+ y de antiporte Na+ a la parteaérea y de la selectividad Na+-K+.7) La respuesta bioquímica de las bombas translocadoras de H+ y del antiporte Na+/H+ de plasmalema y tonoplasto de raíces y partes aéreas de las especias objeto de estudio, relaciona a estas proteínas transportadoras con los mecanismos homeostáticos presentes en el tomate, lo que hace posible su uso como marcadores potenciales de tolerancia de tomate frente al estrés salino.