Tolerancia adquirida en la habituación de cultivos de células de plantas a diclobenil y quincloracmodificaciones en la pared celular y estrategia antioxidante

Resum

Durante las últimas décadas se ha avanzado enormemente en el conocimiento de la composición, arquitectura y metabolismo de la pared celular de las plantas. A pesar de ser una estructura con una alta complejidad a nivel de composición, la pared celular conserva la capacidad de modificar su composición y arquitectura en respuesta a diferentes estreses bióticos y abióticos en un proceso denominado plasticidad estructural. Es estudio de la plasticidad estructural de la pared celular ha ayudado a profundizar en el conocimiento del metabolismo de esta estructura y su relación con la adquisición de tolerancia de las plantas a diferentes estreses. Una de las herramientas más utilizadas en el estudio de la plasticidad estructural de la pared celular es la habituación de cultivos celulares de plantas a concentraciones letales de compuestos relacionados con la inhibición de la biosíntesis de celulosa (CBIs). La habituación de cultivos celulares se consigue mediante la adición en el medio de cultivo de concentraciones crecientes del inhibidor y de manera continuada hasta obtener células que son capaces de crecer en concentraciones letales del CBI. En términos generales, los cultivos de células habituados a CBIs presentan una pared celular con un contenido reducido en celulosa el cual es compensado por incrementos en polisacáridos no celulósicos y otros componentes de pared con el objetivo de reforzar esta estructura. La habituación de suspensiones celulares de maíz habituadas al CBI 2,6-diclorobenzonitrilo (DCB), provocó una reducción de hasta un 70 % en el contenido en celulosa que fue compensado por un incremento en la red de arabinoxilanos. Las células de maíz habituadas a DCB también presentaron un incremento en el contenido en compuestos fenólicos (ácido cumárico, ácido ferúlico y dehidroferulatos) que se presentaron esterificados a estos arabinoxilanos incrementando su entrecruzamiento con el objetivo de reforzar esta pared celular deficiente en celulosa. De la misma forma, la habituación de cultivos celulares de maíz a DCB provocó la deposición de un material tipo lignina en respuesta a esa deficiencia en celulosa. El estudio de la composición de este material tipo lignina reveló que células bajo un tratamiento a tiempos cortos depositaron una lignina compuesta principalmente por unidades S y las células habituadas a altos niveles de DCB presentaron un material tipo lignina con un ratio S/G de 1,45 similar al presente en paredes celulares secundarias de la planta de maíz. La habituación de células a DCB provocó un incremento general en los niveles de expresión de los genes que codifican para las enzimas encargadas de la síntesis de los monolignoles: ferulato 5-hidroxilasa, cinamoil coA reductasa y la cinamil alcohol deshidrogenasa. La deposición de lignina ectópica como respuesta a la pérdida de integridad de la pared celular, participaron las rutas de señalización de estrés mediadas por ácido jasmónico y por especies reactivas de oxígeno (ROS). El tratamiento de suspensiones celulares de maíz con concentraciones de DCB en torno a su I50 - concentración que provoca un 50% de reducción del crecimiento- se caracterizó por un incremento en el contenido en ROS que, en consecuencia, provocaba un mayor daño oxidativo en las lineas celulares tratadas. Sin embargo, los cultivos celulares de maíz con habituación incipiente a DCB se caraterizaron por poseer un mayor control del daño oxidativo debido a un incremento de su capacidad antioxidante. La habituación incipiente a DCB presentó incrementos en las actividades antioxidantes peroxidasas de la clase III, glutatión S-transferasa, y una mayor concentración de glutatión total. En base a estos resultados, podemos concluir que el desarrollo de una estrategia antioxidante/ detoxificadora juega un papel clave en el proceso de habituación de suspensiones celulares de maíz a DCB. Por otro lado, el estudio de la habituación de cultivos en forma de callo de alubia al inhibidor ácido 3,7-dicloroquinolinocarboxílico (quinclorac) reveló que no inhibía directamente la síntesis de celulosa. Sin embargo, las células poseían una tolerancia adquirida a este herbicida. Teniendo en cuenta que fenotipos resistentes o plantas tolerantes de plantas a quinclorac tenían una mayor actividad constitutiva de enzimas antioxidantes, se procedió a realizar un estudio de estado oxidativo y del desarrollo de un estrategia antioxidante en los cultivos habituados de alubia. Los resultados indicaron que la habituación de cultivos celulares de alubia a quinclorac reside, al menos parcialmente, en el desarrollo de una estrategia antioxidante que permite a las células controlar el estrés oxidativo asociado al tratamiento con quinclorac. El incremento de la actividad peroxidasas de la clase III y la superóxido dismutasa indicaron que estas dos enzimas están asociadas al control del daño oxidativo que se produjo durante el proceso de habituación de cultivos celulares de alubia a quinclorac.