El monóxido de carbono alivia el daño oxidativo inducido por la sal al inducir la expresión de genes de biosíntesis de prolina y antioxidantes
Autores: Ikebudu, Vivian Chigozie; Nkuna, Mulisa; Ndou, Nzumbululo; Ajayi, Rachel Fanelwa; Chivasa, Stephen; Cornish, Katrina; Mulaudzi, Takalani
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
El monóxido de carbono alivia el daño oxidativo inducido por la sal al inducir la expresión de genes de biosíntesis de prolina y antioxidantes
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Salinidad
Daño oxidativo
Células vegetales
Monóxido de carbono
Tolerancia al estrés salino
Plántulas de sorgo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 8
Citaciones: Sin citaciones
El crecimiento y rendimiento de los cultivos se ven afectados por la salinidad, que causa daño oxidativo a las células vegetales. Las plantas responden a la salinidad manteniendo el equilibrio osmótico celular, regulando el transporte de iones y aumentando la expresión de genes responsables de la respuesta al estrés, induciendo así tolerancia. Como un subproducto de la degradación mediada por la hemo oxigenasa (HO) del hemo, el monóxido de carbono (CO) regula las respuestas de las plantas a la salinidad. Este estudio investigó un mecanismo de tolerancia al estrés salino mediado por CO en plántulas de sorgo durante la germinación. Las semillas de sorgo se germinaron en presencia de 250 mM de NaCl solamente, o en combinación con un donante de CO (1 y 1.5 M de hematina), un inhibidor de HO (5 y 10 M de protoporfirina IX de zinc; ZnPPIX) y hemoglobina (0.1 g/L de Hb). El estrés salino disminuyó el índice de germinación (47.73%) y la longitud de la raíz (74.31%), mientras que el contenido de peróxido de hidrógeno (HO) (193.5%) y prolina (475%) aumentó. Este aumento se correlacionó con la actividad inducida de HO (137.68%) y los transcritos de genes de intercambiadores de iones y antioxidantes. El estrés salino modificó la estructura del haz vascular, aumentó el tamaño de los poros del metaxilema (42.2%) y la relación Na/K (2.06) y alteró los metabolitos primarios y secundarios. Sin embargo, el CO exógeno (1 M de hematina) aumentó el índice de germinación (63.01%) y la longitud de la raíz (150.59%), mientras que el contenido de HO (21.94%) disminuyó bajo estrés salino. El monóxido de carbono aumentó aún más la prolina (147.62%), restauró la estructura del haz vascular, disminuyó el tamaño de los poros del metaxilema (31.2%) y la relación Na/K (1.46), y atenuó los cambios observados en los metabolitos primarios y secundarios bajo estrés salino. El monóxido de carbono aumentó la actividad de HO (30.49%), el contenido de proteínas y los transcritos de genes antioxidantes. El papel aliviante del CO fue abolido por la Hb, mientras que la actividad de HO fue ligeramente inhibida por ZnPPIX bajo estrés salino. Estos resultados sugieren que el CO provocó tolerancia al estrés salino al reducir el daño oxidativo a través del ajuste osmótico y al regular la expresión de HO y los transcritos de intercambiadores de iones y antioxidantes.
Descripción
El crecimiento y rendimiento de los cultivos se ven afectados por la salinidad, que causa daño oxidativo a las células vegetales. Las plantas responden a la salinidad manteniendo el equilibrio osmótico celular, regulando el transporte de iones y aumentando la expresión de genes responsables de la respuesta al estrés, induciendo así tolerancia. Como un subproducto de la degradación mediada por la hemo oxigenasa (HO) del hemo, el monóxido de carbono (CO) regula las respuestas de las plantas a la salinidad. Este estudio investigó un mecanismo de tolerancia al estrés salino mediado por CO en plántulas de sorgo durante la germinación. Las semillas de sorgo se germinaron en presencia de 250 mM de NaCl solamente, o en combinación con un donante de CO (1 y 1.5 M de hematina), un inhibidor de HO (5 y 10 M de protoporfirina IX de zinc; ZnPPIX) y hemoglobina (0.1 g/L de Hb). El estrés salino disminuyó el índice de germinación (47.73%) y la longitud de la raíz (74.31%), mientras que el contenido de peróxido de hidrógeno (HO) (193.5%) y prolina (475%) aumentó. Este aumento se correlacionó con la actividad inducida de HO (137.68%) y los transcritos de genes de intercambiadores de iones y antioxidantes. El estrés salino modificó la estructura del haz vascular, aumentó el tamaño de los poros del metaxilema (42.2%) y la relación Na/K (2.06) y alteró los metabolitos primarios y secundarios. Sin embargo, el CO exógeno (1 M de hematina) aumentó el índice de germinación (63.01%) y la longitud de la raíz (150.59%), mientras que el contenido de HO (21.94%) disminuyó bajo estrés salino. El monóxido de carbono aumentó aún más la prolina (147.62%), restauró la estructura del haz vascular, disminuyó el tamaño de los poros del metaxilema (31.2%) y la relación Na/K (1.46), y atenuó los cambios observados en los metabolitos primarios y secundarios bajo estrés salino. El monóxido de carbono aumentó la actividad de HO (30.49%), el contenido de proteínas y los transcritos de genes antioxidantes. El papel aliviante del CO fue abolido por la Hb, mientras que la actividad de HO fue ligeramente inhibida por ZnPPIX bajo estrés salino. Estos resultados sugieren que el CO provocó tolerancia al estrés salino al reducir el daño oxidativo a través del ajuste osmótico y al regular la expresión de HO y los transcritos de intercambiadores de iones y antioxidantes.