UV-B radiation modulates synthesis of water-soluble (cytosolic) and lipid-soluble (membrane) related metabolites in in vitro grown plants of Arabidopsis thaliana.

PICCOLI P; RETAMALES MF; PONTIN M; WILSON MICHAEL; GADNER GARY; BOTTINI R.

Córdoba

Congreso; Segundo Encuentro de Fotobiólogos Moleculares Argentinos; 2013

IFTA

La radiación ultravioleta B (UV-B, 280-320 nm) activa la síntesis de polifenoles, pero poco se conoce sobre la de terpenos. En base a la hipótesis que UV-B estimula, además de polifenoles, la síntesis de compuestos liposolubles asociados a membrana, se estudió la influencia de UV-B sobre la síntesis de metabolitos hidrosolubles y liposolubles (terpenos) en plantas de Arabidopsis thaliana crecidas in vitro. Para ello se utilizaron dos genotipos con diferente sensibilidad a UV-B: hipersensible (xpf-3; Britt et al. 1993, Gardner et al. 2009), hiposensible (ghos, Gardner et al. 2013), y sus fondos genéticos Col-0 y cry 1,2, respectivamente. Plantas de 15 d que crecieron bajo fotoperiodo de día largo (16-8 h, PAR: 100 µmol m-2 s-1) fueron expuestas a una única dosis de UV-B (4,75 kJ m-2 d-1), administrada en dos intensidades: baja UV-B (8,25 μW cm-2 durante las 16 h de luz) o alta UV-B (33 μW cm-2 durante las 4 h finales). Los metabolitos se extrajeron con CH2Cl2:MeOH:H2O (50:40:10, v/v). Los terpenos se cuantificaron por cromatografía de gases capilar acoplada a espectrometría de masa (GC-MS) a partir de la fase CH2Cl2. Los metabolitos hidrosolubles se analizaron por cromatografía líquida de ultra eficiencia acoplada a espectrometría de masa con analizador tiempo de vuelo (UPLC-TOF-MS) a partir de la fase MeOH:H2O. Los resultados fueron analizados mediante análisis de componentes principales, tratando por separado los datos de cada mutante y su respectivo fondo genético. Con baja UV-B, ghos presentó altos niveles de esteroles (γ-ergostenol y γ-sitosterol) relacionados con la fluidez de las membranas y la aclimatación a diferentes tipos de estrés; asimismo se detectaron altos niveles del diterpeno α-tocoferol, con capacidad protectora frente a estrés oxidativo (Gil et al. 2012). En cuanto a la fracción hidrosoluble del metaboloma ante baja UV-B ghos se caracterizó por un mayor contenido de antocianas con función fotoprotectora (Berli et al. 2010); mientras que con alta UV-B presentó mayor contenido de S-adenosilmetionina, precursor de etileno que interviene en procesos de estrés y senescencia. Se observó que ante baja UV-B ghos tuvo un patrón consistente en los perfiles hidrosoluble y liposoluble. El fondo genético cry 1,2 con baja UV-B se caracterizó por altos niveles de γ-ergostenol, γ-sitosterol y α-tocoferol, aunque menores respecto al mutante, y una mayor producción de pineno y limoneno, respecto al mutante. Para las combinaciones restantes entre intensidad de UV-B y ghos o su fondo genético no se observaron respuestas diferenciales teniendo en cuenta los metabolitos analizados. Los esteroles α-tocoferol y estigmasterol fueron detectados únicamente en las plantas Col-0, no así en xpf-3 sin UV-B. Con ambos tratamientos de UV-B, se detectó tanto en Col-0 como en xpf-3 pineno, limoneno, γ-ergostenol y estigmasterol, especialmente en xpf-3 con baja UV-B. En el perfil hidrosoluble de xpf-3 se diferenciaron mayores cantidades de antocianas con alta UV-B y de 1-(2-sulfoglucosido) 4-metoxibencenopropanol sin UV-B. El resto de las combinaciones entre UV-B y xpf-3 o su fondo genético tuvieron una respuesta similar debido al alto contenido de la chalcona tinctormina y de otros metabolitos no identificados. Estos resultados preliminares sugieren que UV-B modificaría diferencialmente el metabolismo, dependiendo de la intensidad de radiación y de la sensibilidad del genotipo a la misma, estimulando mecanismos tanto de aclimatación como de resistencia a estrés frente a la señal de UV-B.