“Asimilación de nitrógeno en la simbiosis actinorrícica de Discaria trinervis con Frankia”

G.MASSA, C.VALVERDE Y L.G.WALL.

Río Cuarto, Córdoba, Argentina

Congreso; Reunión anual de la Sociedad Argentina de Fisiología Vegetal (SAFV); 2000

Asimilación de nitrógeno en la simbiosis actinorrícica de Discaria trinervis con Frankia Gabriela A. Massa. Claudio Valverde y Luis G. Wall Programa de Investigación sobre Interacciones Biológicas. Universidad Nacional de Quilmes. R. SaenzPeña 180. Bemal. B1876BXD. Argentina. gmasa@web-mail.com.ar INTRODUCCIÓN Las plantas actinorrícicas forman nódulos radiculares luego de la interacción con bacterias actinomicetes del género Frankia. Discaria trinervis es una especie actinorrícica nativa de Argentina1. Los nódulos radiculares fijan el N2 atmosférico a través de la actividad nitrogenasa en las vesículas simbióticas de Frankia1. Aproximadamente un 80% del N se transporta fuera del nódulo en la forma de asparagina2. Se desconoce sin embargo la ruta de asimilación de amonio en los nódulos. Glutamina sintetasa (GS) y glutamato deshidrogenasa (GDH), son dos enzimas capaces de incorporar amonio en 2-oxoglutarato para dar glutamato3. En plantas fijadoras de N2, se ha descripto que la asimilación de N2 ocurre por acción concertada de GS y glutamato sintasa (GOGAT), mientras que GDH sería utilizada como vía de degradación de glutamato3. El objetivo de éste trabajo ha sido estudiar la asimilación primaria de amonio derivado de la fijación biológica de N2 y de fertilización nitrogenada, en Discaria trinervis. MATERIALES Y MÉTODOS Plántulas de D. trinervis, obtenidas por germinación axénica de semillas recolectadas en Pampa Huenuleo (Bariloche), se crecieron en invernáculo en macetas con vermiculita, y fueron irrigadas con solución mineral de Evans4 sin N. Los plantines se inocularon con células de Frankia BCU110501 (un aislamiento de nódulos de D. trinervis5). Los plantines no simbióticos se fertilizaron con NH4Cl o knO3.. Se obtuvieron extractos crudos de proteínas (libres de Frankia) de nódulos y raíces, en los que se determino la actividad enzimática de GS y GDH mediante ensayos espectrofotométricos6 y el contenido de proteínas totales6. RESULTADOS En plantas dependientes de N2 se detecto actividad GS y GDH en nódulos y raíces (grupo +nod/-N). En los nódulos predomino la actividad GS, mientras que en las raíces GDH fue más abundante. Cuando se fertilizaron las plantas noduladas con NH4Cl (25 ppm de N), aumento la actividad GDH y se redujo la actividad GS en los nódulos (grupo +nod/+NH4+). Cuando se extirparon los nódulos y se fertilizaron las plantas con NH4Cl, la expresión de GS en raíces aumentó casi 300 veces, pero la actividad de GDH no se diferenció del nivel observado en raíces noduladas (grupo -nod/+NH4+). Cuando se estudió la respuesta de crecimiento de D. trinervis a distintas fuentes de N, se observó que en ausencia de Frankia la mayor tasa de crecimiento ocurrió con NH4Cl como fuente de N respecto a KNO3. Cuando los plantines desarrollaron nódulos luego de la inoculación con Frankia, se observó una mayor tasa de crecimiento que con provisión de amonio o nitrato. Se está analizando las actividades enzimáticas de GS y GDH en las raíces grupos de plantas. DISCUSIÓN Los resultados obtenidos sugieren que el N2 fijado simbióticamente en los nódulos es asimilado principalmente por GS, mientras que GDH podría complementar la asimilación ante la presencia de cantidades elevadas de amonio en los nódulos (se ha reportado que GDH presenta un km elevado para amonio7). El suministro de amonio en la solución de riego redujo (aunque no significativamente) la actividad nodular de GS; si se tiene en cuenta el aumento concomitante de la actividad GDH, una interpretación alternativa sería que GDH estaría participando en el reciclado de N en la región de senescencia de los nodulos, que se vería intensificada ante la presencia de amonio disponible en el medio de riego. Es interesante notar que la presencia de nódulos simbióticos en el sistema radicular reprimió la expresión de GS en raíces, aún cuando se suministra amonio en el riego. Cuando los nódulos fueron eliminados, la expresión radicular de GS se incremento notablemente. En este caso, el rol principal de asimilación de amonio fue llevado a cabo por GS. En ausencia de Frankia, D. trinervis mostró mayor desarrollo con amonio respecto a nitrato como fuente de N. Este último representa un costo energético mayor para su reducción y asimilación3. Además, es probable que las raíces de D. trinervis estén adaptadas a la presencia de amonio en los suelos de la estepa patagónica, ya que es la forma mineral de N que allí predomina8. Sin embargo, la fijación biológica de N2 resultó ser, en las condiciones ensayadas, la mejor fuente de N para el desarrollo de D. trinervis REFERENCIAS 1. Wall, L.G. 2000. Joumal of Plant Growth Regulation. En prensa. 2. Valverde, C. 2000. Tesis Doctoral, UNLP. 3. Dermis, D.T. and D.H. Turpin (eds.). 1990. Plant Physiology, Biochemistry and Molecular Biology. Longman,UK. 4. Huss-Danell, K. 1978. Phys. Plant., 43:372-376 5. Chaia, E. 1998. Plant Soil, 205:99-102. 6. Temple, S. J. et al. 1996. Plant Physiol., 112:1723-1733. 7. Srivasta, H.S and R-P. Singh. 1987. Phytochemistry, 26:597-610. 8. Mazzarino, M et al. 1998. Plant Soil, 202:125-131.