Estudio de diferentes aspectos agronómicos, fisiológicos y moleculares de la aplicación de H2S en plantas de Brassica oleracea CV. BRONCO

Resumen

En el capítulo 1, se investigaron los efectos potenciales del sulfuro de hidrógeno en la biomasa de la parte aérea, la calidad nutricional y la capacidad antioxidante de Brassica oleracea, mediante la aplicación de dosis crecientes de NaHS (NaHS como donador de H2S; 0,5, 1, 2,5 y 5 mM). Los resultados mostraron que los tratamientos 0,5 y 1 mM de NaHS aumentaron la biomasa y la calidad nutricional de la col 'Bronco' (es decir, clorofilas, carotenoides, antocianinas, flavonoles, fenoles totales y sinigrina). Por otra parte, hubo un aumento en la peroxidación de lípidos y el contenido de peróxido de hidrógeno tras la aplicación de dosis superiores a 2,5 mM NaHS. Por lo tanto, seleccionamos las dosis de 0,5 y 1 mM NaHS como óptimas para las plantas de Col. La aplicación de 2,5 y 5 mM de NaHS produjo una excesiva peroxidación de lípidos, disminuciones en la biomasa de las plantas y pérdidas de clorofilas, siendo todos ellos considerados efectos negativos, y claras evidencias de estrés en las plantas. En cuanto a aplicaciones prácticas, este estudio sugiere que la aplicación exógena de NaHS como donador de H2S a 0,5 y 1 mM puede ser útil como bioestimulante para aumentar el rendimiento y la composición promotora de la salud de la planta de Col (Brassica oleracea L. 'Bronco'). Dada la relación íntima que guardan los procesos de asimilación de N y S en plantas, en el capítulo 2, se estudiaron los efectos de diferentes dosis de sulfuro de hidrógeno en forma de NaSH (0, 0,5, 1,2,5 y 5 mM) sobre la formación y asimilación del NH4 + en plantas de Brassica oleracea L. 'Bronco'. Según nuestros resultados, los tratamientos 0,5 y 1 mM de NaSH aumentaron la biomasa mientras disminuían la concentración de NO3 -. En el tratamiento 0,5 mM de NaSH, la acumulación de NH4 + disminuyó con la estimulación de la actividad GS, resultando en un mayor contenido en ciertos aminoácidos (AAs) y proteínas solubles, lo que podría estar relacionado con la mayor biomasa encontrada en este tratamiento. Sin embargo, los tratamientos 2,5 y 5 mM de NaSH indujeron la formación y acumulación de NH4 +, así como la fotorrespiración. Esta acumulación excesiva de NH4 + pudo ser responsable de la menor biomasa en estos tratamientos (2,5 y 5 mM de NaSH). Por ello, en este capítulo concluimos que la acumulación excesiva de NH4 + puede ser responsable de la disminución de la biomasa en los tratamientos 2,5 y 5 mM de NaSH. Por otro lado, concluimos que la aplicación de 0,5 mM de NaSH podría ser una estrategia beneficiosa para mejorar los procesos involucrados en la asimilación del N, acompañada de un aumento de la biomasa de los cultivos de col. A continuación, en el capítulo 3, se investigó cómo la aplicación de sulfuro de hidrógeno (0,5 mM de NaHS) en Brassica oleracea L. 'Bronco' influye en los procesos implicados en la homeostasis del glutatión y la tolerancia al estrés alcalino (50mM NaHCO3:Na2CO3). Según nuestros resultados, el estrés alcalino aumenta el contenido en O2 .-, la peroxidación de lípidos y las actividades de las enzimas glioxalasa I (Gly I) y glioxalasa II (Gly II) que desintoxican el metilglioxal (MG) al tiempo que disminuyen la biomasa, la actividad de la superóxido dismutasa (SOD), la actividad de las enzimas que intervienen en la síntesis de glutatión (GSH) y en el ciclo AsA-GSH, así como el contenido en glutatión reducido y las diferentes formas de ascorbato (AsA). Por otro lado, la aplicación del NaHS mejoró la respuesta antioxidante, induciendo la actividad SOD y mejorando los procesos involucrados en la homeostasis del glutatión, impulsando el contenido en glutatión reducido (GSH) así como la actividad de las enzimas clave en la síntesis del glutatión y en el ciclo de AsAGSH. En consecuencia, la aplicación de H2S en forma de NaHS a una concentración de 0,5 mM podría fortalecer la tolerancia de Brassica oleracea L. 'Bronco' frente a estrés alcalino. Por último, en el capítulo 4 se investigó como la aplicación de sulfuro de hidrógeno (50 μM de NaHS) en plantas de Arabidopsis thaliana L. influyó sobre la expresión relativa de los genes implicados en la asimilación del azufre, la homeostasis del glutatión y la implicación de éstos en la tolerancia al estrés alcalino (50mM NaHCO3:Na2CO3). De acuerdo con nuestros resultados la aplicación de H2S (NaHS) mitigó el efecto nocivo del estrés alcalino evidenciado por la reducción en la perdida de biomasa del 31 % tras aplicar H2S a plantas sometidas a estrés alcalino. Por otro lado, no se observaron incrementos significativos específicos en respuesta a la aplicación de H2S sobre la expresión relativa de los genes implicados en la biosíntesis de las enzimas e isoenzimas claves en la regulación de los procesos de asimilación de SO4 -2 (Serat 1,1; OAS TL, OAS TL B; OAS TL C; ATPS ; ATPS 2, ATPS 3; ATPS 4 y APR 1) y la homeostasis del glutatión (GMPasa; GDPME; L-GAL PPasa; LGALDH; L-GLDH; SOD 1;SOD 2; APX; MDHAR; GR2; GR 1; gsh 1; gsh 2 y GPX) bajo condiciones de estrés alcalino.