Enzimas de resistencia en especies silvestres de Solanum spp.
Enzimas de resistencia en especies silvestres de Solanum spp.
Date
2020-03-16
Authors
Hernández Corral, José Luis
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Universidad Autónoma Chapingo
Abstract
La papa (Solamun tuberosum) pertenece a la familia de las Solanáceas su centro
de origen se ubica en la región de las montañas andinas del sur de américa.
Existen cinco mil variedades de papa en el mundo de las cuales tres mil se han
encontrado en Perú, Bolivia, Ecuador, Chile y Colombia (Hijmans y Spooner,
2001). Es el cuarto cultivo más importante a nivel mundial, después del trigo,
arroz y maíz (Ezekiel, et al., 2013).
La principal enfermedad que ataca a este cultivo es el tizón tardío causada por el
oomiceto Phytophthora infestans. En condiciones de humedad y temperaturas de
10 a 20 °C puede causar severos daños al desarrollo y rendimiento de la planta
(Fry, 2008). Esta enfermedad puede afectar negativamente a este cultivo
originando efectos devastadores como los ocurridos en la década de 1840 donde
más de un millón de irlandeses murieron y cientos de miles migraron hacia los
Estados Unidos y demás países europeos debido al daño que causó el tizón
tardío a los cultivos de papa (Zadoks, 2008). En la actualidad esta enfermedad
es considerada una amenaza ya que el patógeno produce estructuras de
propagación asexual (esporangios y zoosporas) las cuales son fácilmente
dispersadas por el viento y la lluvia, además de que la reproducción sexual de
este oomiceto produce oosporas que pueden sobrevivir por largos periodos
(Brylinska, et al., 2016).
El número de cultivares utilizados en plantaciones comerciales no ha sido
suficiente para reducir las pérdidas que esta enfermedad provoca a los
agricultores, ya que los cultivares desarrollados en el siglo XIX y principios del
XX proveyeron una estrecha base genética. Hasta el final del siglo XX el
germoplasma disponible consistió en un pequeño número de cultivares de papa
resistentes a tizón tardío (Colon, 1994) y para la década de los 80s el 77 % de
los cultivares europeos (incluyendo Rusia) y norteamericanos habían introducido
genes resistentes a P. infestans provenientes sólo de S. demissum (Zoteyeva, et
al., 2012).
El Instituto Vavilov de Recursos Fitogenéticos (VIR) inició la colecta de especies
silvestres de papa en el año de 1926 en México, Guatemala, Colombia, Perú,
Bolivia y Chile (Zoteyeva, et al., 2012). Durante 1998-2000 el Instituto de
Fitomejoramiento y Aclimatación en coordinación con el Instituto Nacional de
Investigación IHAR-PIB (Polonia) utilizaron las semillas colectadas para
reconstruir las accesiones del VIR con apoyo financiero del CEEM (CornellEastern Europe-Mexico) proyecto enfocado al control de tizón tardío (Zoteyeva,
et al., 2012). Actualmente el VIR cuenta con 2300 variedades de papa de las
cuales 320 han sido mejoradas en Rusia y países vecinos (Antonovaa, et al.,
2016).
Los factores bióticos y abióticos afectan el desarrollo y rendimiento de los cultivos
(Hakeem, et al., 2012; Mahajan y Tuteja 2005). Por lo que las primeras barreras
de defensa de la planta ante el ataque de patógenos son la pared celular y
cutícula, además de deposiciones de minerales, lignina y calosa las cuales
protegen a la planta de amenazas externas (Malinovsky, et al., 2014; Song, et al.,
2016). No obstante, durante la interacción planta-patógeno la planta genera una
Reacción Hipersensitiva (HR) que desencadena muerte celular programada
(PCD) del tejido cercano a la zona de infección y la síntesis de especies reactivas
de oxigeno (ROS) (Serrano, et al., 2014).
El ataque de P. infestans activa una gran cantidad de genes que codifican
enzimas que participan en las rutas metabólicas relacionadas con la defensa de
la planta como los fenilpropanoides y alcaloides. (Wang, et al., 2005). Sin
embargo, para eliminar los efectos de ROS, las células activan el metabolismo
anti-oxidativo. Catalasa (CAT), peroxidasa (POD) y superóxido dismutasa (SOD)
son enzimas que forman parte de este metabolismo. Como parte del sistema de
defensa no enzimático los polifenoles son compuestos no proteínicos que
contribuyen a eliminar a las especies reactivas de oxigeno (Foyer y Noctor, 2013).
Por otra parte, los compuestos fenólicos son productos del metabolismo
secundario de las plantas y son esenciales para el crecimiento y reproducción
además de que forman parte del sistema de defensa de la planta y contribuyen a
la pigmentación (Naczk y Shahidi, 2004). Algunas enzimas como la polifenol
oxidasa (PPO) y peroxidasa (POD) se relacionan con la oxidación de compuestos
fenólicos catalizando la oxidación de fenoles en quinonas, las cuales se
polimerizan para formar pigmentos oscuros (Vaughn, et al., 1998). Otros
compuestos sintetizados bajo altas concentraciones de ROS son el ácido
salicílico (AS) así como la fenilalanina amonio-liasa (PAL) la cual es la primera
enzima de la ruta de los fenilpropanoides la cual sintetiza el ácido trans-cinámico
precursor del AS (Koukol y Conn, 1961). Cabe mencionar que alta actividad de
enzimas antioxidantes son consideradas un potencial bioquímico de la planta
para resistir el daño oxidativo (Gill y Tuteja, 2010; Maksimovic, et al., 2013).
El objetivo de la presente investigación fue cuantificar el contenido de fenoles
totales (FEN) y ácido salicílico (AS) así como la actividad de las enzimas
fenilalanina amonio-liasa (PAL), catalasa (CAT), peroxidasa (POD), superóxido
dismutasa (SOD) y polifenol oxidasa (PPO) en accesiones silvestres de papa
Solanum tuberosum spp.). Obtenidas del Instituto Vavilov de Recursos
Fitogenéticos (VIR) en respuesta al ataque del oomiceto Phytophthora infestans.
Description
Tesis (Maestría en Ciencias en Horticultura)