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Cultivos afectados por enfermedades y condiciones ambientales adversas.

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Cultivos afectados por enfermedades y condiciones ambientales adversas.

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Presentation Transcript

  1. Moléculas relacionadas con las respuestas antioxidantes, como alternativas para disminuir el estrés en los cultivos por cambio climático y el impacto al ambiente.Humberto Antonio. López-Delgado1* Martha Elena. Mora-Herrera 1,2 y Ricardo Martínez-Gutiérrez1.1Laboratorio de Fisiología-Biotecnología. Programa Nacional de Papa, Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP). Conjunto SEDAGRO. Metepec, Estado de México. México C.P. 52140.2Centro Universitario Tenancingo, Universidad Autónoma del Estado de México. Carr. Tenancingo-Villa Guerrero, Km 1.5 Tenancingo, Estado de México. México C.P. 52400

  2. Cultivos afectados por enfermedades y condiciones ambientales adversas. Cambio continuo de practicas de manejo de cultivo. Uso de variedades extranjeras Uso excesivo de agroquímicos Aumento en el costo de producción y contaminación ambiental

  3. El cambio climático ha influido para que todos los factores meteorológicos se vean alterados, lo cual lleva a favorecer la incidencia de poblaciones de plagas y vectores transmisores de enfermedades. Todo ello incrementa el estrés en los cultivos afectando el rendimiento agronómico y el manejo de germoplasma en general. Cambio integrado de las practicas de cultivo. Utilización de compuestos inocuos al medio ambiente, y el conocimiento y manipulación de señales antioxidantes, para inducir tolerancia.

  4. El estres incrementa las especies reactivas de oxígeno (ERO), como el 1O2, O2-, H2O2 y OH-. • A este fenómeno es lo que se conoce como estrés oxidativo. • Estas ERO son altamente destructivas a todos los componentes celulares, como membranas, proteínas (enzimas), lípidos y ácidos nucleicos.

  5. Patógenos Frío, Humedad luz, uv, calor Escasez de agua Herbívoros Deficiencia o saturación de N2, PO4, Mg etc. Daño mecánico Contaminantes: Herbicidas, Fungicidas, Insecticidas, Ozono Concentraciones elevadas de sales Estrés oxidativo en plantas Estrés Oxidativo

  6. Aumentan • Mecanismos Antioxidantes : Enzimáticos • Superóxido Dismutasa • Catalasa • Ascorbato Peroxidasa • Glutatión Reductasa • Monodehidroascorbato R • Dehidroascorbato R • No enzimáticos: • Ácido Ascórbico • Glutatión También oxida Ácidos nucleicos, Proteínas, Carbohidratos Disminuyen Estrés oxidativo Los Radicales libres de oxigeno RLO: Oxígeno en singulete (1O2) Radical superóxido (O2-) Radical hidroxilo (OH -) Peróxido de hidrógeno (H2O2) Lipoperoxidación Oxidación de Lípidos (Dienos conjugados y Malondialdehido)

  7. De las ERO formadas durante el estrés, el peróxido de hidrógeno (H2O2) tiene una función importante como señal difusible para la inducción de genes de defensa (Levine et al., 1994; Low y Merida 1996; Foyer et al., 1997, Ding ., 2001; Neill et al., 2002)

  8. Ácido salicílico • Se ha encontrado que los salicilatos están involucrados en la inducción de tolerancia a factores de estrés bióticos y abióticos (López-Delgado, et al., 1998).  • ElASinhibe la actividad catalasa aumentando el contenido de H2O2, esto induce la expresión genética de defensa asociada con RSA, así como RH (Chen, et al., 1993).

  9. Se ha sugerido que el AS, H2O2 y catalasa pueden funcionar cooperativamente como un mecanismo cíclico para amplificar las señales de AS/ H2O2.

  10. OBJETIVOSIncrementar la tolerancia de genotipos de papa a factores de estrés bioticos y abioticos. La estrategia será el manipuleo de agentes oxidantes y compuestos conocidos como señales, involucrados en la inducción de genes de resistencia en plantas.

  11. ACIDO SALICILICO UNA HORMONA VEGETAL • Contents: Preface. Contributors.- 1. Salicylic acid: Biosynthesis, metabolism and physiological role in plants.- 2. Effects of salicylic acid on the bioproductivity of plants.- 3. Effect of salicylic acid on solute transport in plants.- 4. Role of hormonal system in the manifestation of growth promoting and antistress action of salicylic acid.- 5. Role of salicylic acid in the induction of abiotic stress tolerance.- 6. The role of salicylates in Rhizobium-legume symbiosis and abiotic stresses in higher plants.- 7. Stress and antistress effects of salicylic acid and acetyl salicylic acid on potato culture technology.- 8. Salicylic acid and reactive oxygen species in the activation of stress defense genes.- 9. The interplay between salicylic acid and reactive oxygen species during cell death in plants.- 10. Salicylic acid as a defense-related plant hormone: Roles of oxidative and calcium signaling paths in salicylic acid biology.- 11. Salicylic acid and local resistance to pathogens.- 12. Salicylic acid in plant disease resistance.- 13. Transcriptomic analysis of salicylic acid-responsive genes in tobacco BY-2 cells.- Index Hayat (Eds), SALICYLIC ACID - A Plant Hormone ISBN-10: 1-4020-5183-2 / ISBN-13: 978-1-4020-5183-8€ 119.95 | £ 92.50

  12. Ácido abscísico ABA Regulación de la expresión génica, en respuesta al ambiente (FinKelsteinet al., 2002) H2O2 Cierre de estomas (Pei et al., 2000; FinKelsteinet al., 2002) Inducción del sistema antioxidante (Guan et al., 2000) Tolerancia a diferentes tipos de estrés (Zhang et al., 2000) Aclimatación y/o tolerancia cruzada (Prasad et al., 1994) CAT, POX, APX, SOD, GPX y glutatión, AA y α-tocoferol (Jiang y Zhang, 2001) Elementos y factores de transcripción (Guanet al., 2000) Frío (Zhou et al., 2005)

  13. 1. Efecto del ABA o H2O2 en la tolerancia al frío Microplantas cultivadas 28 días en medio MS+ ABA μM Incubación en H2O1h inundación (hipoxia-anoxia) Exposición al frío durante 4 horas (-6 ± 1°C) Evaluación de la supervivencia, después de 15 días Trasplante a suelo 24 horas Cada experimento se realizó al menos 4 veces con 12 plantas por tratamiento. Análisis estadísticos t Student. Incubación en H2O2 1h Plantas in vitro de 28 días de cultivo Cultivo en medio MS por 28 días Esqueje

  14. Supervivencia en los tratamientos de H2O2 Hipótesis: Si el ABA induce tolerancia a estrés y el H2O2 es intermediario de esas respuestas, entonces, tratamientos exógenos de H2O2, inducirán respuestas similares a las inducidas por ABA en la tolerancia al frío. Esquejes preincubados en H2O2 Plantas preincubadas en H2O2

  15. * * 0 10-6 10-5 10-4 Respuesta de plantas de S. tuberosum variedades Alpha y Atlantic de 4 semanas de incubación in vitro en presencia de AS, expuestas 4 horas a baja temperatura (-6 ± 1 °C). Promedio de 7 repeticiones ± E.S (n = 12), (*) Significativamente diferentes (α = 0.05).

  16. b a b a a kDa 669 440 232 140 66 kDa 505a 391b 228c c 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Testigo ABA

  17. Efecto del ABA en el contenido de ácido ascórbico y la actividad de la ascorbato oxidasa

  18. Efecto de ASA en la infección de Tizón tardío en papa var. Alpha expresado como área bajo la curva. Inm= Inmersión de tubérculos, Fol= aspersión foliar.

  19. Efecto de H2O2 en la infección de Tizón tardío en papa var. Alpha expresado como área bajo la curva. Inm= Inmersión de tubérculos, Fol= aspersion foliar.

  20. Efectos del fitoplasma en la fisiología del tubérculo Brotación hilo No brotan Brotación normal Pardeamiento en la parte interna del tubérculo

  21. Efectos del fitoplasma en la producción del tubérculo Planta sana Planta con fitoplasma reduce el rendimiento (30 al 95%) (Cadena, 1993,1999)

  22. Es un importante antioxidante Es el mayor amortiguador redox en las plantas Es una molécula que participa en la traducción de señales en plantas Se encuentra en altas concentraciones en todos los compartimentos celulares incluyendo el apoplasto Regula la división celular y el crecimiento Ác. Ascórbico Muchos genes de defensa son activados: particularmente los que codifican para proteínas PR Es cofactor de muchas enzimas

  23. TN M1 M2 M3 M4 TP TN M5 M6 M7 M8 M9 M10 TP M11 M12 M13 M14 M15 M16 M17 M18 TP Análisis de PCR Presencia del fitoplasma en plantas de banco in vitro de S. tuberosum variedad Alpha, las muestras positivas fueron M1,M2,M4,M6,M7,M8,M9,M16 Y M18, las cuales se analizaron por la técnica de PCR utilizando los primers P1/P7 (1er. Ciclo) y 16RmF2/16RmR1 (2°ciclo) (Almeyda et al, 2001), Figura 1. Resultados de las pruebas para detección de fitoplasma por PCR, en donde TN (testigo negativo), M1-M18 (número de muestra) y TP (testigo positivo teresita Catharanthus roseus)

  24. Metodología en campo Cosecharon 90 días 30 días de edad Transplantadas a invernadero y asperjadas con H2O2 y AA 50 % sin malla Supervivencia Producción tubérculo Pardeamiento Calidad del tubérculo Se inducieron a la brotación con AG 5ppm 50 % con malla

  25. H2O2 H2O2 AA AA a ab b b b b b b A) Número y B) peso del minitubérculo A Aumentó el numero de tubérculos en el T+ Numero de minitubérculos B La concentración 1mM de el H2O2 aumentó significativamente el peso en el minitubérculo Peso de minitubérculos (g)

  26. a ba b bc bc bc c c H2O2 H2O2 AA AA Contenido de almidón A) espectrofotometría B) gravedad especifica en minitubérculos A Mayor contenido de almidón en la concentración 1mM de H2O2 y una baja concentración en el T+ Almidón mg/g-1TF B % Almidón

  27. H2O2 aumentó significativamente el peso en el minitubérculo y el contenido de almidón AA Los minitubérculos presentaron un 100% de brote normal

  28. Pardeamiento interno de los tubérculos Con malla Sin malla AA H2O2

  29. Pardeamiento cualitativoanálisis de imágenes (Image Tool)

  30. Artículo; Exogenous H2O2 in phytoplasma-infected potato plants promotes antioxidant activity and tuber productionunderdroughtconditions (Martínez-Gutiérrez et al., 2011) Efecto del H2O2 en el peso de minitubérculos (a) y contenido de almidón (b). Datos fueron tomados a los 90 DDS en plantas +/- a fitoplasma y asperjadas con 1 mM de H2O2. El estrés hídrico fue aplicado a los 75 DDS. Datos son promedios ± ES de 3 experimentos. Barras con diferente letra denota significancia por ANOVA y prueba de Tukey’s

  31. Efecto del H2O2 en la actividad de CAT (a) y contenido de H2O2 (b). Datos fueron tomados a los 90 DDS en plantas +/- a fitoplasma y asperjadas con 1 mM de H2O2. El estrés hídrico fue aplicado a los 75 DDS. Datos son promedios ± ES de 3 experimentos. Barras con diferente letra denota significancia por ANOVA y prueba de Tukey’s

  32. Efectos de especies de oxígeno activo, H2O2 y otras señales como glutation, AA y ac. salicilico, son potencialmente explotables en forma planeada, para inducir respuestas deseables, y convertirse en herramientas útiles en la tecnología del cultivo in vitro y la agricultura.

  33. GRACIASDr. Humberto Antonio Lopez Delgadolopez.humberto@inifap.gob.mxhumlopde@prodigy.net.mxPrograma Nacional de Papa, INIFAP

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