INVESTIGADORES
COHEN ana Carmen
congresos y reuniones científicas
Título:
Azospirillum lipoferum modera los efectos de estrés hídrico modificando los niveles de ABA y MDA en plántulas de maíz
Autor/es:
COHEN A; TRAVAGLIA C; REINOSO H; MUÑOZ N; LUNA C; BOTTINI R
Lugar:
Recife, Pernambuco, BRASIL
Reunión:
Congreso; XII Congreso Latinoamericano de Fisiología Vegetal, X Congreso Brasilero de Fisiología Vegetal; 2005
Institución organizadora:
Sociedad Argentina de Fisiología Vegetal, Sociedad Brasilera de Fisiología Vegetal,
Resumen:
Azospirillum lipoferum modera los efectos de estrés hídrico modificando los niveles de ABA y MDA en plántulas de maíz Cohen Ana1, Travaglia Claudia1-2, Reinoso Herminda2, Muñoz Nacira3, Luna Celina3 & Bottini Rubén4 1Fisiología Vegetal y 2Morfología Vegetal, Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales, Universidad Nacional de Río Cuarto, 5800 Río Cuarto; 3IFFIVE-INTA, Camino a 60 cuadras, Km 51/2, 5000 Córdoba; 4Cátedra de Química Orgánica y Biológica, Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Nacional de Cuyo, 5505 Chacras de Coria, Argentina. Email: acohen@unrc.exa.edu.ar, Phone: +54-358-4676103, Fax: +54-358-4676230 Introducción El género Azospirillum se ha estudiado extensamente entre las PGPR (rizobacterias promotoras del crecimiento en plantas) de vida libre (revisado por Kloepper 2003), que han sido aisladas de la rizósfera de varias partes del mundo, principalmente de los cultivos de importancia económica como maíz, trigo y arroz (Patriquin et al. 1983). El efecto más característico en las plantas inoculadas con sp. de Azospirillum es un mayor desarrollo del sistema radical (Bashan y Holguin 1997, Bertrand et al. 2000,  Fulchieri et al. 1993), lo que le confiere a la planta una mejor capacidad para incorporar nutrientes y agua (Okon 1994, Sarig et al. 1988). Este mayor crecimiento radical se ha relacionado con que Azospirillum sp. produce y metaboliza diferentes giberelinas (GAs), produce ácido indol acético (AIA) y otros compuestos indólicos como el ácido indol butírico, y otras hormonas como citocininas (revisado por Bottini et al. 2004). Otro de los efectos conocidos de Azospirillum sp. es su participación aumentando la resistencia a estrés salino e hídrico (Creus et al. 1997, Mayak et al. 2004). Particularmente el estrés hídrico ha sido correlacionado con la generación de estrés oxidativo, el cual se caracteriza por la producción de especies reactivas de oxígeno (Jiang and Zhang, 2003), generadas en diferentes compartimentos celulares. Esta acumulación puede causar daño en diferentes sitios, incluyendo los cloroplastos (Asada 1999). La peroxidación de lípidos se utiliza comúnmente para evaluar el daño oxidativo (Rao y Davis 1999). La capacidad deletérea  de las EROs se equilibra mediante la participación de sistemas de defensa antioxidante, enzimática y no enzimática, que evitan su generación y propagación. Las EROs tendrían un rol importante en la vía de transducción de señales del ABA conduciendo a la inducción del sistema defensa antioxidante (Jiang y Zhang 2003). En resultados previos (Cohen et al. 2001), la inoculación de las plantas de maíz con A. lipoferum, revirtió parcialmente el efecto de la inhibición de la síntesis de ABA con fluridona, lo que sugirió un efecto regulador sobre el contenido en ABA. Además, la inoculación con las bacterias mejoró el estado general de las plantas tratadas con este inhibidor (Cohen et al. 2004). Dado que poco se conoce sobre el efecto de Azospirillum sp y el contenido en ABA y menos aún sobre su posible relación con el estrés oxidativo, es que consideramos de interés el planteo como hipótesis de trabajo que Azospirillum sp. modera el daño producido por el estrés hídrico modulando los niveles de ABA y de daño oxidativo. Los Objetivos fueron: a) determinar los niveles endógenos de ABA en plantas de maíz silvestre de 45 días inoculadas y sin inocular y, b) determinar el contenido de MDA en estas plantas como medida del daño oxidativo. Materiales y Métodos Semillas de maíz (híbrido Dekalb 696) desinfectadas y pregerminadas se inocularon con PBS (Buffer Fosfato Salino, tratamiento control, C) o con Azospirillum lipoferum USA5b en PBS (tratamiento inoculado, I). Se sembraron en maceta conteniendo una mezcla de arena-perlita (1:1) y se regaron con agua destilada estéril en condiciones de campo. Una vez a la semana se regaron con una solución de Hoagland diluida a la mitad. Al cabo de 15 días a la mitad de las plantas controles e inoculadas se las mantuvo en capacidad de campo, mientras que la otra mitad alcanzó el punto de marchitez temporaria antes de ser regadas nuevamente para simular el estrés hídrico (tratamientos E e IE, respectivamente). A los 45 días desde la fecha de siembra, se colectaron las plantas y se determinó el contenido endógeno de ABA en la parte aérea por GC-MS utilizando la técnica descripta por Volmaro et al. (1998). La peroxidación de lípidos en hojas se determinó por la concentración de MDA por el método descripto por Hodges et al. (1999). Resultados y Discusión Las plantas sometidas a déficit hídrico presentaron un menor crecimiento evaluado por medio de diferentes parámetros. La inoculación estimuló la longitud caulinar y área foliar, especialmente en las plantas que no fueron sometidas a estrés, lo que se reflejó en un aumento en el peso fresco de la parte aérea y también en la raíz. Las determinaciones de la concentración de ABA se muestran en la Tabla 1. Los valores encontrados en el control (1996 ng/g PS) son similares a los de las plantas que estuvieron sometidas a estrés (1846 ng.g PS-1). Estos valores nos estarían indicando que las plantas controles también fueron expuestas a estrés en las condiciones de invernáculo utilizadas. También hay que resaltar que la determinación se realizó sobre toda la parte aérea. En plantas Inoculadas se determinó (3013 ng.g PS-1) lo que nos puede estar indicando que la bacteria está produciendo ABA y cediéndolo a la planta. En las inoculadas y estresadas los resultados son similares a los controles (1920 ng.g PS-1). Tratamientos ABA ng. g PS-1 C 1996  +/-  75,66 E 1846 I 3013  +/-  18,38 I + E 1920  +/-  282,8 Tabla 1: Determinaciones de ABA  para los tratamientos: C (control), E (control + estrés), I (inoculado), I + E (inoculado + estrés) Los niveles de MDA para los diferentes tratamientos se observan en la Figura 1. En las plantas sometidas a estrés (E) se observó un aumento de aproximadamente 3,5 veces en el contenido de MDA si se las compara con el control (C). En las plantas inoculadas se observó también un aumento cercano al doble; sin embargo, cuando a las plantas inoculadas se las somete a estrés (I + E) solo se observa un aumento del 12 % comparado con I, lo cual nos estaría indicando que la bacteria en la condición de estrés actúa atenuando la peroxidación. Figura 1: Determinaciones de los niveles de MDA  para los tratamientos: C (control), E (control + estrés), I (inoculado), I + E (inoculado + estrés) Conclusiones: Si bien la concentración de MDA no provee una evaluación definitiva de la verdadera concentración de EROs en la célula nos brinda información sobre la interacción Azospirillum-planta y nos permiten seguir avanzando en el estudio de enzimas del metabolismo oxidativo como la SOD (superóxidodismutasa) y CAT (catalasa). Referencias Bibliográficas: Asada, K. the water-water cycle in chloroplasts scavenging of active oxygen sans dissipation of excess photons. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology. v. 50, p. 601-639. 1999 Bashan, Y.; Holguin, G. Azospirillum-plant relationships: environmental and physiological advances (1990-1996). Canadian Journal Microbiology, v. 43, p. 103-121. 1997 Bertrand, H.; Nalin, R.; Bally, R.; Cleyet-Marel, J-C. Isolation and identification of the most efficient plant growth-promoting bacteria associated with canola (Brassica napus). Biology and Fertility of Soils, v. 33 p. 152–156. 2001 Bottini, R.; Cassán, F.; Piccoli, P. Gibberellin production by bacteria and its involvement in plant growth promotion and yield increase. Applied Microbiology Biotechnology, v. 65 p. 497-503. 2004 Cohen, A.; Travaglia, C.; Reinoso, H.; Piccoli, P.; Bottini, R. Azospirillum inoculation and inhibition of gibberellin and ABA synthesis in maize seedlings under drought. Proceeding Plant Growth Regulation Society American, v. 28, p. 88–93. 2001 Cohen, A.; Travaglia, C.; pontin, M; Reinoso, H.; Bottini, R. Azospirillum lipoferum USA 5b modera los efectos del estrés hídrico en maíz Silvestre y en el mutante d1. XXV Reunión Argentina de Fisiología Vegetal. Actas resúmenes de conferencia, simposios y Trabajos presentados. p. 154 Creus, C.; Sueldo, R.; Barassi, C. Shoot growth and water status in Azospirillum-inoculated wheat seedlings grown under osmotic and salt stresses. Plant Physiology Biochemistry, v. 35, p. 939–944. 1997 Fulchieri, M.; Lucangeli, C.; Bottini, R. Inoculation with Azospirillum lipoferum affects growth and gibberellin status of corn seedling roots. Plant Cell Physiology, v. 34, p. 1305-1309. 1993 HODGES, D.M; DELONG, J.M.; FORNEY C.F.; Prange, R.K. Improving the thiobarbituric acid-reactive-substances assay for estimating lipid peroxidation in plant tissues containing anthocyanin and other interfering compounds. Planta, v. 207, p. 604-611 JIANG, M. & ZHANG, J. Cross-Talk between calcium and reactive oxygen species originated from NADPH oxidase in abscisic acid-induced antioxidant defense in leaves of maize seedlings. Plant, Cell and Environment. v. 26, p. 929-939. 2003 Klopper, J.W. A review of the mechanism for plant growth promotion by PGPR. In:6h International PGPR Workshop, Calicut, India,. 2003. p. 81-92 Mayak, S.; Tirosh, T.; Glick, B. Plant growth-promoting bacteria that confer resistance to water stress in tomatoes and peppers. Plant Science 166: 525-530.2004 Okon, Y. Azospirillum/plant associations. CRC Press, Boca Raton, FL. 1994 Rao, M.V. & Davis, R. D. Ozone-induced cell death occurs via two distinct mechanism in Arabidopsis: the role of  salicylic acid. Plant Journal, v. 17, p. 603-614. 1999 Sarig, S.; Blum, A.; Okon, Y. Improvement of the water status and yield of field-grown grain sorghum (Sorghum bicolor) by inoculation with Azospirillum brasilense. Journal of Agricultural Science Camb, v. 110, p. 271-277. 1988 Asada, K. the water-water cycle in chloroplasts scavenging of active oxygen sans dissipation of excess photons. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology. v. 50, p. 601-639. 1999 Bashan, Y.; Holguin, G. Azospirillum-plant relationships: environmental and physiological advances (1990-1996). Canadian Journal Microbiology, v. 43, p. 103-121. 1997 Bertrand, H.; Nalin, R.; Bally, R.; Cleyet-Marel, J-C. Isolation and identification of the most efficient plant growth-promoting bacteria associated with canola (Brassica napus). Biology and Fertility of Soils, v. 33 p. 152–156. 2001 Bottini, R.; Cassán, F.; Piccoli, P. Gibberellin production by bacteria and its involvement in plant growth promotion and yield increase. Applied Microbiology Biotechnology, v. 65 p. 497-503. 2004 Cohen, A.; Travaglia, C.; Reinoso, H.; Piccoli, P.; Bottini, R. Azospirillum inoculation and inhibition of gibberellin and ABA synthesis in maize seedlings under drought. Proceeding Plant Growth Regulation Society American, v. 28, p. 88–93. 2001 Cohen, A.; Travaglia, C.; pontin, M; Reinoso, H.; Bottini, R. Azospirillum lipoferum USA 5b modera los efectos del estrés hídrico en maíz Silvestre y en el mutante d1. XXV Reunión Argentina de Fisiología Vegetal. Actas resúmenes de conferencia, simposios y Trabajos presentados. p. 154 Creus, C.; Sueldo, R.; Barassi, C. Shoot growth and water status in Azospirillum-inoculated wheat seedlings grown under osmotic and salt stresses. Plant Physiology Biochemistry, v. 35, p. 939–944. 1997 Fulchieri, M.; Lucangeli, C.; Bottini, R. Inoculation with Azospirillum lipoferum affects growth and gibberellin status of corn seedling roots. Plant Cell Physiology, v. 34, p. 1305-1309. 1993 HODGES, D.M; DELONG, J.M.; FORNEY C.F.; Prange, R.K. Improving the thiobarbituric acid-reactive-substances assay for estimating lipid peroxidation in plant tissues containing anthocyanin and other interfering compounds. Planta, v. 207, p. 604-611 JIANG, M. & ZHANG, J. Cross-Talk between calcium and reactive oxygen species originated from NADPH oxidase in abscisic acid-induced antioxidant defense in leaves of maize seedlings. Plant, Cell and Environment. v. 26, p. 929-939. 2003 Klopper, J.W. A review of the mechanism for plant growth promotion by PGPR. In:6h International PGPR Workshop, Calicut, India,. 2003. p. 81-92 Mayak, S.; Tirosh, T.; Glick, B. Plant growth-promoting bacteria that confer resistance to water stress in tomatoes and peppers. Plant Science 166: 525-530.2004 Okon, Y. Azospirillum/plant associations. CRC Press, Boca Raton, FL. 1994 Rao, M.V. & Davis, R. D. Ozone-induced cell death occurs via two distinct mechanism in Arabidopsis: the role of  salicylic acid. Plant Journal, v. 17, p. 603-614. 1999 Sarig, S.; Blum, A.; Okon, Y. Improvement of the water status and yield of field-grown grain sorghum (Sorghum bicolor) by inoculation with Azospirillum brasilense. Journal of Agricultural Science Camb, v. 110, p. 271-277. 1988 Volmaro, C.; Pontin, M.; Luna, V.; Baraldi, R.; Bottini, R. Blue light control of hypocotyl elongation in etiolated seedling of Lactuca sativa (L) c.v. grand rapids related to exogenous growth regulators and endogenous IAA, GA3 and abscisic acid. Plant Growth Regulation, v. 26, p. 165-173. 1998 Xiong, L.; Schumaker, K.S. & Zhu, J-K. Cell Signaling during Cold, Drought, and Salt Stress. Plant Cell, v. 14, p165-S183. 2002