Procesos implicados en la regulación de la fijación de nitrógeno en leguminosas bajo estrés abiótico provocado por sequía o paraquat

Abstract

La fijación de nitrógeno (FBN) en nódulos de leguminosas es un proceso que resulta particularmente sensible a condiciones ambientales adversas. El presente trabajo profundiza en los procesos implicados en la regulación de la FBN en situaciones de estrés abiótico. Mediante el uso de plantas con el sistema radical separado se observó que el papel que ejerce la parte aérea en el control de la FBN es muy limitado, ya que la mayoría de los parámetros analizados respondieron a un control local, entre éstos, el enzima sacarosa sintasa (SS), clave en la respuesta nodular a un estrés abiótico. El estrés oxidativo moderado generado por la aplicación de 1uM PQ provocó una inhibición de la FBN debido a una reducción del flujo glucolítico por la inhibición de la SS. Esta disminución de actividad, antes que cualquier otro enzima del metabolismo nodular, fue corroborada por un rápido descenso de su expresión génica y contenido en las primeras 24h de aplicación del PQ. Además, la actividad SS in vitro se vio modulada de forma rápida y reversible por la presencia de distintos agentes oxidantes. Por lo tanto, el presente estudio evidencia la posible implicación de los ROS en el control de la actividad SS e involucra al estrés oxidativo en la ruta de transducción de señales que toma parte en la respuesta de la SS frente a estreses abióticos. En un estrés oxidativo más severo provocado con 10 uM PQ, además de la reducción en el flujo de carbono, la inhibición de la FBN también estuvo relacionada con un descenso en el contendio de leghemoglobina que posiblemente limitó la disponibilidad de oxígeno para la respiración bacteroidal. El conjunto de todos los datos mostrados apoyan un modelo para la regulación de la FBN en situaciones de estrés, con la existencia de, al menos, dos rutas distintas de control en nódulos expuestos a estreses ambientales. En nódulos radicales expuestos a sequía la ICDH aumentó su actividad respondiendo a un contr