El ácido 5-aminolevulínico induce tolerancia al cromo [Cr(VI)] en tomates al aliviar el daño oxidativo y proteger el fotosistema II: un enfoque mecanicista
Autores: Kaya, Cengiz; Ugurlar, Ferhat; Ashraf, Muhammed; Alyemeni, Mohammed Nasser; Moustakas, Michael; Ahmad, Parvaiz
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
El ácido 5-aminolevulínico induce tolerancia al cromo [Cr(VI)] en tomates al aliviar el daño oxidativo y proteger el fotosistema II: un enfoque mecanicista
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Cromóforo
ácido 5-aminolevulínico
Estrés oxidativo
Antioxidantes
óxido nítrico
Crecimiento de plantas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 6
Citaciones: Sin citaciones
La contaminación por cromo [Cr(VI)] es un riesgo ambiental importante que reduce los rendimientos de los cultivos. El ácido 5-aminolevulínico (5-ALA) mejora considerablemente la tolerancia de las plantas al estrés abiótico al inducir la señalización de peróxido de hidrógeno (HO) y óxido nítrico (NO). Nuestra investigación tuvo como objetivo descubrir el mecanismo de tolerancia del tomate a la toxicidad de Cr(VI) mediante la aplicación foliar de 5-ALA durante tres días, quince días antes del tratamiento con Cr. El cromo por sí solo disminuyó la biomasa de las plantas y los pigmentos fotosintéticos, pero aumentó los marcadores de estrés oxidativo, es decir, HO y la peroxidación lipídica (como equivalente de MDA). La fuga de electrolitos (EL), NO, reductasa de nitratos (NR), fitochelatinas (PCs), glutatión (GSH) y antioxidantes enzimáticos y no enzimáticos también aumentaron. La aplicación foliar de 5-ALA antes del tratamiento con Cr mejoró el crecimiento de las plantas y los pigmentos fotosintéticos, disminuyó el contenido de HO, MDA y EL, y resultó en mejoras adicionales de los antioxidantes enzimáticos y no enzimáticos, la actividad de NR y la síntesis de NO. En plántulas de tomate tratadas con Cr, 5-ALA aumentó GSH y PCs, que modularon la sequestro de Cr para hacerlo no tóxico. La tolerancia al Cr inducida por 5-ALA se mejoró aún más con nitroprusiato de sodio (SNP), un donante de NO. Cuando se suministró tungstato de sodio (ST), un inhibidor de NR, junto con 5-ALA a las plantas tratadas con Cr, se eliminaron los efectos beneficiosos de 5-ALA al disminuir la actividad de NR y la síntesis de NO, mientras que la adición de SNP invirtió los efectos adversos de ST. Concluimos que el mecanismo por el cual 5-ALA indujo tolerancia al Cr en plántulas de tomate está mediado por NO generado por NR. Así, NR y NO son jugadores gemelos, reduciendo la toxicidad del Cr en las plantas de tomate a través de cascadas de señalización antioxidante.
Descripción
La contaminación por cromo [Cr(VI)] es un riesgo ambiental importante que reduce los rendimientos de los cultivos. El ácido 5-aminolevulínico (5-ALA) mejora considerablemente la tolerancia de las plantas al estrés abiótico al inducir la señalización de peróxido de hidrógeno (HO) y óxido nítrico (NO). Nuestra investigación tuvo como objetivo descubrir el mecanismo de tolerancia del tomate a la toxicidad de Cr(VI) mediante la aplicación foliar de 5-ALA durante tres días, quince días antes del tratamiento con Cr. El cromo por sí solo disminuyó la biomasa de las plantas y los pigmentos fotosintéticos, pero aumentó los marcadores de estrés oxidativo, es decir, HO y la peroxidación lipídica (como equivalente de MDA). La fuga de electrolitos (EL), NO, reductasa de nitratos (NR), fitochelatinas (PCs), glutatión (GSH) y antioxidantes enzimáticos y no enzimáticos también aumentaron. La aplicación foliar de 5-ALA antes del tratamiento con Cr mejoró el crecimiento de las plantas y los pigmentos fotosintéticos, disminuyó el contenido de HO, MDA y EL, y resultó en mejoras adicionales de los antioxidantes enzimáticos y no enzimáticos, la actividad de NR y la síntesis de NO. En plántulas de tomate tratadas con Cr, 5-ALA aumentó GSH y PCs, que modularon la sequestro de Cr para hacerlo no tóxico. La tolerancia al Cr inducida por 5-ALA se mejoró aún más con nitroprusiato de sodio (SNP), un donante de NO. Cuando se suministró tungstato de sodio (ST), un inhibidor de NR, junto con 5-ALA a las plantas tratadas con Cr, se eliminaron los efectos beneficiosos de 5-ALA al disminuir la actividad de NR y la síntesis de NO, mientras que la adición de SNP invirtió los efectos adversos de ST. Concluimos que el mecanismo por el cual 5-ALA indujo tolerancia al Cr en plántulas de tomate está mediado por NO generado por NR. Así, NR y NO son jugadores gemelos, reduciendo la toxicidad del Cr en las plantas de tomate a través de cascadas de señalización antioxidante.