Ingeniería enzimática
Acceso abierto

abstracto

Estrés oxidativo en plantas bajo condiciones de sequía y el papel de diferentes enzimas

Leonora Mansur Mattos, Celso Luiz Moretti

Los efectos del estrés por sequía en el metabolismo de las plantas son directos o secundarios. El estrés oxidativo es inducido por una amplia gama de estreses bióticos y abióticos, incluida la luz ultravioleta, la invasión de patógenos (reacción hipersensible), la acción de herbicidas, la escasez de oxígeno, entre otros. La sequía y el estrés salino suelen conducir a la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS), como el peróxido de hidrógeno (H2O2) y el superóxido (O2 ·–), ambos producidos en una serie de reacciones celulares, incluida la reacción de Fenton catalizada por hierro, y por varias enzimas tales como lipoxigenasas, peroxidasas, NADPH oxidasa y xantina oxidasa. Para controlar el nivel de ROS en condiciones de estrés, los tejidos vegetales contienen una serie de enzimas secuestrantes de ROS. Los principales componentes celulares susceptibles de ser dañados por los radicales libres son los lípidos (peroxidación de ácidos grasos insaturados en las membranas), proteínas y enzimas (desnaturalización), carbohidratos y ácidos nucleicos. El balance de carbono de la planta durante un período de estrés salino/hídrico y la recuperación posterior pueden depender tanto de la velocidad y el grado de recuperación fotosintética como del grado y la velocidad de la disminución de la fotosíntesis durante la reducción del agua. El conocimiento actual sobre las limitaciones fisiológicas de la recuperación fotosintética después de diferentes intensidades de estrés hídrico y salino es aún escaso. A partir de la gran cantidad de datos disponibles sobre estudios de perfiles de transcripción en plantas sometidas a sequía, se hace evidente que las plantas perciben y responden a estos estreses alterando rápidamente la expresión génica en paralelo con alteraciones fisiológicas y bioquímicas; esto ocurre incluso en condiciones de estrés leve a moderado. A partir de un estudio exhaustivo reciente que comparó el estrés por sal y sequía, es evidente que ambos estreses condujeron a la regulación negativa de algunos genes fotosintéticos, siendo la mayoría de los cambios pequeños que posiblemente reflejan el estrés leve impuesto. La sequía y el estrés por sal son desafíos importantes para la humanidad. La utilización de diferentes estrategias, a saber, ingeniería genética y enzimática, puede contribuir al alivio del estrés oxidativo asociado. La regulación de la expresión de genes que codifican proteínas y enzimas específicas puede resultar en tolerancia a la sequía y la sal. Ya se han diseñado diferentes genotipos de cultivos, como la caña de azúcar, la soja y el trigo, para tolerar la sequía. Los genotipos de trigo mostraron alteraciones en enzimas antioxidantes así como en enzimas asociadas al metabolismo del carbono. Estas importantes estrategias serán una herramienta de vital importancia en la búsqueda de aliviar los problemas futuros de la tierra relacionados con los alimentos, la energía y el medio ambiente. La presente revisión se centra en el estrés oxidativo asociado con las condiciones de sequía y sal y aborda la metabolómica involucrada en tales restricciones.