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Plant ROS Research

SISTEMA ANTIOXIDANTE EN APOPLASTO DE PRUNUS SP. Y SU RESPUESTA A SHARKA

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El apoplasto, constituido por las paredes celulares y los espacios entre las células, consiste en una mezcla compleja de carbohidratos, proteínas, lignina, agua, metabolitos y de compuestos inorgánicos (Dietz, 1996). El apoplasto contiene no sólo la matriz extracelular que estabiliza la estructura física de las células vegetales, sino que también proporciona la fase líquida entre los espacios intercelulares (y por tanto del ambiente) y la membrana plasmática de las células vegetales. Los constituyentes del fluido apoplástico coordinan eventos en la pared celular y en la cara externa del plasmalema, jugando un papel central en el metabolismo y en la transducción de señales al coordinar procesos fisiológicos tales como la expansión celular, diferenciación, reparación y resistencia al ataque de patógenos (Dietz, 1996). El apoplasto se caracteriza por presentar un menor contenido proteico y enzimático que la mayoría de los compartimentos intracelulares y un pH ligeramente bajo (Dietz, 1996).
Diversos autores han estudiado los efectos de diferentes situaciones de estrés sobre los sistemas antioxidantes del apoplasto, y los resultados sugieren que este compartimiento puede ser importante en la respuesta de las células vegetales al estrés por contaminantes atmosféricos (SO2, O3), estrés salino y patógenos (Dietz, 1996; Vanacker y col., 1998; Hernández y col., 2001).
En un trabajo realizado en nuestro grupo, describimos por primera vez los cambios del sistema antioxidante de apoplasto de hoja en diferentes especies de Prunus frente a la infección por Sharka.
Después de corregir con las contaminaciones citosólicas, en el apoplasto de hojas de melocotonero y de albaricoquero se pudo describir la presencia de APX (ascorbato peroxidasa), SOD (superóxido dismutasa), POX (peroxidasa), NADH-POX y PPO (polifenol oxidasa) (Fig 1). Sin embargo, el resto de enzimas del ciclo ascorbato- glutatión (enzimas involucradas en la regeneración de estos compuestos) parecían estar ausentes en este compartimiento tanto, en melocotonero como en albaricoquero (Diaz-Vivancos et al., 2006).
La infección por PPV (Plum Pox Virus) producía un efecto diferente en el sistema antioxidante de apoplasto en Prunus sp. dependiendo de la susceptibilidad al virus. En apoplasto de hojas de melocotonero GF305, muy susceptible a PPV, se producía un aumento de las enzimas APX, POX, NADH-POX, y PPO. En el cultivar de albaricoquero Real Fino, susceptible a PPV, tenía lugar un descenso de las actividades POX y SOD, y un aumento de PPO en apoplasto. Sin embargo, en un cultivar de albaricoquero resistente a PPV (cv Stark Early Orange) tenía lugar un aumento de las enzimas APX, POX y SOD en el apoplasto (Diaz-Vivancos et al., 2006).

Figura 1. Esquema mostrando el sistema antioxidante de apoplasto en Prunus sp. de acuerdo con datos obtenidos después de corregir con las contaminaciones citosólicas.

Figura 1. Esquema mostrando el sistema antioxidante de apoplasto en Prunus sp. de acuerdo con datos obtenidos después de corregir con las contaminaciones citosólicas.

 

 

La infección por PPV producía un estrés oxidativo en el apoplasto de albaricoquero y melocotonero, medido como acumulación de H2O2.  Sin embargo, este aumento era mucho mayor en las variedades susceptibles a PPV que en la variedad de albaricoquero resistente al virus. Además, sólo en las variedades susceptibles, este aumento de H2O2 en apoplasto estaba acompañado por un aumento en la pérdida de electrolitos (Diaz-Vivancos et al., 2006) (Fig 2), lo que implica la aparición de daños en membrana plasmática.

 

Figura 2. Efecto de la infección por PPV en los niveles apoplásticos de H2O2 (A) y en la pérdida de electrolitos de hoja en diferentes especies de Prunus. GFc, cultivar GF305 control; cultivar GFi; GF305 infectados; RFc, cultivar RF control; RFi; cultivar RF infectados; Sc, cultivar SEO control; Si; cultivar SEO infectados.

Figura 2. Efecto de la infección por PPV en los niveles apoplásticos de H2O2 (A) y en la pérdida de electrolitos de hoja en diferentes especies de Prunus. GFc, cultivar GF305 control; cultivar GFi; GF305 infectados; RFc, cultivar RF control; RFi; cultivar RF infectados; Sc, cultivar SEO control; Si; cultivar SEO infectados.

 

Dr. Pedro Díaz Vivancos, Dra María José Clemente-Moreno y Dr. José A. Hernández

Dpto de Mejora de Frutales

CEBAS-CSIC

Murcia

 

Bibliografía

Díaz-Vivancos P., Rubio M., Mesonero V., Periago P.M., Ros Barceló A., Martínez-Gómez P. & Hernández J.A. (2006) The apoplastic antioxidant system in Prunus: Response to plum pox virus. Journal of Experimental Botany 57, 3813-3824.

Dietz KJ. (1996) Functions and responses of the leaf apoplast under stress. Progress in Botany 58, 221-254.

Hernández JA, Ferrer MA, Jiménez A, Ros-Barceló A, Sevilla F. (2001) Antioxidant systems and O2.-/H2O2 production in the apoplast of Pisum sativum L. leaves: its relation with NaCl-induced necrotic lesions in minor veins. Plant Physiology 127, 817-831.

Vanacker H, Carver TLW, Foyer CH. (1998) Pathogen-induced changes in the antioxidant status of the apoplast in barley leaves. Plant Physiology 117, 1103-1114.

 

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