El metabolismo de las raíces proporciona información sobre los mecanismos de tolerancia a la deficiencia de hierro
Autores: Chen, You-ting; Zhang, Xia-yi; Zhang, De; Zhang, Zhong-xing; Wang, Yan-xiu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
El metabolismo de las raíces proporciona información sobre los mecanismos de tolerancia a la deficiencia de hierro
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Hierro
Deficiencia
Metabolitos
Deficiencia de Fe
Enfoque metabolómico
Metabolismo de azúcares
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 8
Citaciones: Sin citaciones
La deficiencia de hierro (Fe) es uno de los desequilibrios de micronutrientes más comunes que limita el crecimiento de las plantas a nivel mundial, especialmente en regiones áridas y salinas alcalinas debido a la disminución de la disponibilidad de Fe en suelos alcalinos. Crece bien en regiones áridas y es tolerante a la deficiencia de Fe. Aquí, se utilizó un enfoque fisiológico y metabolómico para analizar la respuesta molecular a corto plazo de las raíces a la deficiencia de Fe. Por un lado, los datos fisiológicos muestran que la actividad de las raíces primero aumentó y luego disminuyó con la prolongación del tiempo de estrés, pero la tendencia del pH de las raíces fue justo la opuesta. El contenido total de Fe disminuyó gradualmente, mientras que el Fe efectivo disminuyó a las 12 h y aumentó a los 3 d. La actividad de la reductasa de hierro (FCR) aumentó con la prolongación del estrés. Por otro lado, se identificaron un total de 61, 73 y 45 metabolitos mediante GC-MS en tres pares: R12h (deficiencia de Fe 12 h) vs. R0h (deficiencia de Fe 0 h), R3d (deficiencia de Fe 3 d) vs. R0h, y R3d vs. R12h, respectivamente. La sacarosa, como fuente de energía, produce monosacáridos como la glucosa mediante hidrólisis, mientras que la glucosa se acumula significativamente en el primer (R12h vs. R0h) y tercer punto temporal (R3d vs. R0h). Los carbohidratos (digalacturonato, L-xilitol, ribitol, D-xilulosa, glucosa y glicerol) se degradan en piruvato a través de la glucólisis y el fosfato de pentosa, que participan en el ciclo del ácido tricarboxílico (TCA). El metabolismo del glutatión y el ciclo del TCA coordinan entre sí, responden activamente al estrés por deficiencia de Fe y sintetizan metabolitos secundarios al mismo tiempo. Este estudio examina a fondo la respuesta de metabolitos a la deficiencia de hierro en las plantas, destacando los roles cruciales del metabolismo de azúcares, la regulación del ciclo del ácido tricarboxílico y el metabolismo del glutatión en la respuesta a corto plazo a la deficiencia de hierro en manzanas. También sienta las bases para futuras investigaciones sobre el análisis de la tolerancia a la deficiencia de hierro.
Descripción
La deficiencia de hierro (Fe) es uno de los desequilibrios de micronutrientes más comunes que limita el crecimiento de las plantas a nivel mundial, especialmente en regiones áridas y salinas alcalinas debido a la disminución de la disponibilidad de Fe en suelos alcalinos. Crece bien en regiones áridas y es tolerante a la deficiencia de Fe. Aquí, se utilizó un enfoque fisiológico y metabolómico para analizar la respuesta molecular a corto plazo de las raíces a la deficiencia de Fe. Por un lado, los datos fisiológicos muestran que la actividad de las raíces primero aumentó y luego disminuyó con la prolongación del tiempo de estrés, pero la tendencia del pH de las raíces fue justo la opuesta. El contenido total de Fe disminuyó gradualmente, mientras que el Fe efectivo disminuyó a las 12 h y aumentó a los 3 d. La actividad de la reductasa de hierro (FCR) aumentó con la prolongación del estrés. Por otro lado, se identificaron un total de 61, 73 y 45 metabolitos mediante GC-MS en tres pares: R12h (deficiencia de Fe 12 h) vs. R0h (deficiencia de Fe 0 h), R3d (deficiencia de Fe 3 d) vs. R0h, y R3d vs. R12h, respectivamente. La sacarosa, como fuente de energía, produce monosacáridos como la glucosa mediante hidrólisis, mientras que la glucosa se acumula significativamente en el primer (R12h vs. R0h) y tercer punto temporal (R3d vs. R0h). Los carbohidratos (digalacturonato, L-xilitol, ribitol, D-xilulosa, glucosa y glicerol) se degradan en piruvato a través de la glucólisis y el fosfato de pentosa, que participan en el ciclo del ácido tricarboxílico (TCA). El metabolismo del glutatión y el ciclo del TCA coordinan entre sí, responden activamente al estrés por deficiencia de Fe y sintetizan metabolitos secundarios al mismo tiempo. Este estudio examina a fondo la respuesta de metabolitos a la deficiencia de hierro en las plantas, destacando los roles cruciales del metabolismo de azúcares, la regulación del ciclo del ácido tricarboxílico y el metabolismo del glutatión en la respuesta a corto plazo a la deficiencia de hierro en manzanas. También sienta las bases para futuras investigaciones sobre el análisis de la tolerancia a la deficiencia de hierro.