El estrés por sequía y las altas temperaturas afectan el metabolismo antioxidante de los anteras de algodón ( L.) y reducen la fertilidad del polen
Autores: Zhang, Jipeng; Cheng, Mengdie; Cao, Nan; Li, Yongjun; Wang, Shanshan; Zhou, Zhiguo; Hu, Wei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
El estrés por sequía y las altas temperaturas afectan el metabolismo antioxidante de los anteras de algodón ( L.) y reducen la fertilidad del polen
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Agronomía y Ciencia de los Cultivos
Palabras clave
Sequía
Alta temperatura
Metabolismo antioxidante
órganos reproductivos
Fisiología de cultivos
Viabilidad del polen
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
Tanto la sequía como la alta temperatura pueden influir en el metabolismo antioxidante de los órganos reproductivos de los cultivos de diferentes maneras, afectando la fertilidad de los órganos reproductivos y la formación del rendimiento. Sin embargo, los efectos combinados del estrés por sequía y la alta temperatura en la fisiología reproductiva de los cultivos aún no han sido ampliamente considerados. Con el fin de ampliar nuestra comprensión de este mecanismo de influencia, se realizó un experimento en un estanque utilizando una variedad de algodón Yuzaomian 9110 dividida en cuatro grupos de tratamiento: control (CK), estrés por sequía (DS), alta temperatura (HT) y estrés por sequía combinado con alta temperatura (DS+HT). Los resultados mostraron una correlación negativa significativa entre la viabilidad del polen y el contenido de anión superóxido (O), así como peróxido de hidrógeno (HO). En comparación con CK, DS no alteró el contenido de O en las anteras, pero el tratamiento de HT resultó en un mayor contenido de O en las anteras. En comparación con los grupos de estrés único, DS+HT promovió aún más la formación de O en las anteras, lo que llevó a una mayor acumulación de malondialdehído en las anteras. Además, se encontró un mayor contenido de HO en las anteras en DS y HT que en CK. DS+HT no mostró un contenido de HO alterado en relación con el tratamiento de HT, aunque su HO fue mayor que en DS. Los análisis adicionales del sistema enzimático antioxidante mostraron que DS no tuvo un efecto significativo en la expresión del gen de la superóxido dismutasa (), pero HT y DS+HT reguló a la baja significativamente su expresión. La expresión de fue menor bajo DS+HT que bajo HT, lo que podría explicar por qué el contenido de O no se alteró bajo el tratamiento de DS en comparación con CK y fue mayor en DS+HT que en HT. DS y HT regularon a la baja significativamente la expresión del gen de la peroxidasa () y del gen de la catalasa (), lo que debería ser la principal razón para la mayor acumulación de HO bajo condiciones de sequía y alta temperatura. Comparado con los grupos de estrés único, DS+HT tuvo una menor expresión de , lo que resultó en un mayor contenido de HO. Con respecto al ciclo ácido ascórbico-glutatión (AsA-GSH), DS y HT regularon a la baja significativamente la expresión del gen de la monodehidroascorbato reductasa () para dificultar la producción de AsA y regularon al alza la expresión del gen de la ascorbato oxidasa () para promover la oxidación de AsA, lo que teóricamente sería perjudicial para la acumulación de AsA. Sin embargo, HT regularon a la baja la expresión del gen de la ascorbato peroxidasa (), dificultando la reducción de HO por AsA, lo que fue la razón de la acumulación de AsA y HO. Además, DS también reguló al alza significativamente la expresión del gen de la dehidroascorbato reductasa () para mejorar la reducción de dehidroascorbato para formar AsA, lo que llevó a un mayor contenido de AsA bajo DS que bajo HT. El estrés combinado reguló a la baja significativamente la expresión de para inhibir la oxidación de AsA pero reguló al alza significativamente la expresión de y , promoviendo la producción de AsA, y reguló a la baja la expresión de , dificultando la reducción de HO por AsA. Todo esto resultó en un aumento del contenido de AsA bajo los estreses combinados. Además, HT reguló a la baja significativamente la expresión del gen de la glutatión reductasa (), dificultando la reducción de glutatión oxidado (GSSG), lo que llevó a la reducción de GSH. Sin embargo, DS y DS+HT regularon a la baja significativamente la expresión del gen de la glutatión peroxidasa (), lo que resultó en la acumulación de GSH. En general, en comparación con los tratamientos de estrés único, los efectos de DS+HT en la fertilidad del polen de algodón y la acumulación de peróxidos fueron
Descripción
Tanto la sequía como la alta temperatura pueden influir en el metabolismo antioxidante de los órganos reproductivos de los cultivos de diferentes maneras, afectando la fertilidad de los órganos reproductivos y la formación del rendimiento. Sin embargo, los efectos combinados del estrés por sequía y la alta temperatura en la fisiología reproductiva de los cultivos aún no han sido ampliamente considerados. Con el fin de ampliar nuestra comprensión de este mecanismo de influencia, se realizó un experimento en un estanque utilizando una variedad de algodón Yuzaomian 9110 dividida en cuatro grupos de tratamiento: control (CK), estrés por sequía (DS), alta temperatura (HT) y estrés por sequía combinado con alta temperatura (DS+HT). Los resultados mostraron una correlación negativa significativa entre la viabilidad del polen y el contenido de anión superóxido (O), así como peróxido de hidrógeno (HO). En comparación con CK, DS no alteró el contenido de O en las anteras, pero el tratamiento de HT resultó en un mayor contenido de O en las anteras. En comparación con los grupos de estrés único, DS+HT promovió aún más la formación de O en las anteras, lo que llevó a una mayor acumulación de malondialdehído en las anteras. Además, se encontró un mayor contenido de HO en las anteras en DS y HT que en CK. DS+HT no mostró un contenido de HO alterado en relación con el tratamiento de HT, aunque su HO fue mayor que en DS. Los análisis adicionales del sistema enzimático antioxidante mostraron que DS no tuvo un efecto significativo en la expresión del gen de la superóxido dismutasa (), pero HT y DS+HT reguló a la baja significativamente su expresión. La expresión de fue menor bajo DS+HT que bajo HT, lo que podría explicar por qué el contenido de O no se alteró bajo el tratamiento de DS en comparación con CK y fue mayor en DS+HT que en HT. DS y HT regularon a la baja significativamente la expresión del gen de la peroxidasa () y del gen de la catalasa (), lo que debería ser la principal razón para la mayor acumulación de HO bajo condiciones de sequía y alta temperatura. Comparado con los grupos de estrés único, DS+HT tuvo una menor expresión de , lo que resultó en un mayor contenido de HO. Con respecto al ciclo ácido ascórbico-glutatión (AsA-GSH), DS y HT regularon a la baja significativamente la expresión del gen de la monodehidroascorbato reductasa () para dificultar la producción de AsA y regularon al alza la expresión del gen de la ascorbato oxidasa () para promover la oxidación de AsA, lo que teóricamente sería perjudicial para la acumulación de AsA. Sin embargo, HT regularon a la baja la expresión del gen de la ascorbato peroxidasa (), dificultando la reducción de HO por AsA, lo que fue la razón de la acumulación de AsA y HO. Además, DS también reguló al alza significativamente la expresión del gen de la dehidroascorbato reductasa () para mejorar la reducción de dehidroascorbato para formar AsA, lo que llevó a un mayor contenido de AsA bajo DS que bajo HT. El estrés combinado reguló a la baja significativamente la expresión de para inhibir la oxidación de AsA pero reguló al alza significativamente la expresión de y , promoviendo la producción de AsA, y reguló a la baja la expresión de , dificultando la reducción de HO por AsA. Todo esto resultó en un aumento del contenido de AsA bajo los estreses combinados. Además, HT reguló a la baja significativamente la expresión del gen de la glutatión reductasa (), dificultando la reducción de glutatión oxidado (GSSG), lo que llevó a la reducción de GSH. Sin embargo, DS y DS+HT regularon a la baja significativamente la expresión del gen de la glutatión peroxidasa (), lo que resultó en la acumulación de GSH. En general, en comparación con los tratamientos de estrés único, los efectos de DS+HT en la fertilidad del polen de algodón y la acumulación de peróxidos fueron