Niveles elevados de ROS causados por reducciones en los contenidos de GSH y AsA conducen a una reducción del rendimiento de grano en Qingke bajo cultivo continuo
Autores: Gao, Xue; Tan, Jianxin; Yi, Kaige; Lin, Baogang; Hao, Pengfei; Jin, Tao; Hua, Shuijin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Niveles elevados de ROS causados por reducciones en los contenidos de GSH y AsA conducen a una reducción del rendimiento de grano en Qingke bajo cultivo continuo
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Cultivo continuo
Rendimiento de grano
Especies reactivas de oxígeno
Defensa antioxidante
Peróxido de hidrógeno
Capacidad antioxidante
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 7
Citaciones: Sin citaciones
El cultivo continuo de Qingke (L. var. nudum Hook. f.) resulta en una reducción del rendimiento de grano en la región autónoma del Tíbet. Sin embargo, el conocimiento sobre la influencia del cultivo continuo en el rendimiento de grano causado por el estrés inducido por especies reactivas de oxígeno (ERO) sigue siendo escaso. Se realizó una comparación sistemática del perfil defensivo antioxidante en las etapas de plántula, macollaje, unión, floración y llenado (T1 a T5) de Qingke, basada en un experimento de campo que incluía tratamientos de cultivo continuo de 23 años (23y-CC) y control (el primer año plantado). Los resultados revelan que el rendimiento de grano y el nivel de anión superóxido (SOA) bajo 23y-CC se redujeron significativamente (en un 38.67% y 36.47%), en comparación con el control. El contenido de peróxido de hidrógeno bajo 23y-CC fue un 8.69% más alto en promedio que bajo el control en las primeras etapas de crecimiento. El mayor nivel de ERO bajo 23y-CC resultó en peroxidación de lípidos de membrana (LPO) y acumulación de malondialdehído (MDA) en etapas posteriores, con un incremento promedio del 29.67% y 3.77 veces más alto que en las plantas de control. Las plantas de Qingke acumularon más peróxido de hidrógeno en las primeras etapas de desarrollo debido a la conversión parcial de SOA por glutatión (GSH) y dismutasa de superóxido (SOD) y otras vías de producción, como las vías de glucosa oxidasa (GOD) y oxidasa de poliaminas (PAO). La capacidad de regeneración reducida debido a la alta relación de glutatión oxidado (GSSG) a GSH resultó en una deficiencia de GSH, mientras que la reducción de la actividad de la L-galactono-1,4-lactona deshidrogenasa (GalLDH) en la vía de biosíntesis de AsA, las mayores actividades enzimáticas (incluyendo peroxidasa de ascorbato, APX; y oxidasa de ascorbato, AAO), y las menores actividades de la monodehidroascorbato reductasa (MDHAR) llevaron a un menor contenido de AsA bajo cultivo continuo. La menor capacidad antioxidante debido a los menores contenidos de antioxidantes como flavonoides y taninos, detectados a través de mediciones fisiológicas y análisis metabolómicos, deterioró aún más el crecimiento de Qingke a través del estrés por ERO bajo cultivo continuo. Nuestros resultados proporcionan nuevas perspectivas sobre la forma en que el estrés por ERO regula el rendimiento de grano en el contexto del cultivo continuo de Qingke.
Descripción
El cultivo continuo de Qingke (L. var. nudum Hook. f.) resulta en una reducción del rendimiento de grano en la región autónoma del Tíbet. Sin embargo, el conocimiento sobre la influencia del cultivo continuo en el rendimiento de grano causado por el estrés inducido por especies reactivas de oxígeno (ERO) sigue siendo escaso. Se realizó una comparación sistemática del perfil defensivo antioxidante en las etapas de plántula, macollaje, unión, floración y llenado (T1 a T5) de Qingke, basada en un experimento de campo que incluía tratamientos de cultivo continuo de 23 años (23y-CC) y control (el primer año plantado). Los resultados revelan que el rendimiento de grano y el nivel de anión superóxido (SOA) bajo 23y-CC se redujeron significativamente (en un 38.67% y 36.47%), en comparación con el control. El contenido de peróxido de hidrógeno bajo 23y-CC fue un 8.69% más alto en promedio que bajo el control en las primeras etapas de crecimiento. El mayor nivel de ERO bajo 23y-CC resultó en peroxidación de lípidos de membrana (LPO) y acumulación de malondialdehído (MDA) en etapas posteriores, con un incremento promedio del 29.67% y 3.77 veces más alto que en las plantas de control. Las plantas de Qingke acumularon más peróxido de hidrógeno en las primeras etapas de desarrollo debido a la conversión parcial de SOA por glutatión (GSH) y dismutasa de superóxido (SOD) y otras vías de producción, como las vías de glucosa oxidasa (GOD) y oxidasa de poliaminas (PAO). La capacidad de regeneración reducida debido a la alta relación de glutatión oxidado (GSSG) a GSH resultó en una deficiencia de GSH, mientras que la reducción de la actividad de la L-galactono-1,4-lactona deshidrogenasa (GalLDH) en la vía de biosíntesis de AsA, las mayores actividades enzimáticas (incluyendo peroxidasa de ascorbato, APX; y oxidasa de ascorbato, AAO), y las menores actividades de la monodehidroascorbato reductasa (MDHAR) llevaron a un menor contenido de AsA bajo cultivo continuo. La menor capacidad antioxidante debido a los menores contenidos de antioxidantes como flavonoides y taninos, detectados a través de mediciones fisiológicas y análisis metabolómicos, deterioró aún más el crecimiento de Qingke a través del estrés por ERO bajo cultivo continuo. Nuestros resultados proporcionan nuevas perspectivas sobre la forma en que el estrés por ERO regula el rendimiento de grano en el contexto del cultivo continuo de Qingke.