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IMPORTANCIA DE LA PROLINA COMO REGULADOR OSMÓTICO NATURAL • ARTÍCUL0 TÉCNICO
Efecto del estrés
hídrico en la planta
En condiciones de estrés hídrico la
capacidad de transporte electrónico
se ve afectada por distintos factores,
entre ellos: •
• Se reduce el número total de centro
de estado funcional.
• Se presentan cambios en la efi-
ciencia de los centros funcionales
(Flexas y Medrano 2002ª).
• La reducción de centros funciona-
les se relaciona con la integridad
de la maquinaria fotosintética y
podría ser asociada con la llamada
“foto inhibición crónica” (Osmond
y Grace 1995).
• Si las condiciones ambientales que
causan el estrés hídrico son persis-
tentes, se ven afectados procesos
fisiológicos como la formación de
proclorofila, disminución de acti-
vidad enzimática como la niotra-
toreductasa debido al menor flujo
de nitrato, lo que altera la incorpo-
ración del nitrógeno orgánico a la
planta (Tadeo 2000).
• Los cambios en la actividad enzi-
mática causan una inhibición en
la división celular, seguida de una
reducción de la síntesis de pared
celular y, por tanto, en el creci-
miento de la planta. Esta reducción
del crecimiento, relacionada con la
inhibición de la elongación y de la
división celular, da lugar a modifi-
caciones en el patrón de desarrollo
y morfología vegetal.
• En condiciones de estrés hídrico
surgen cambios en la osmolaridad
celular. El crecimiento de la raíz es
menor que el crecimiento de la par-
te aérea, lo que conduce a un au-
mento de la relación parte aérea/
raíz (Mullet y Wishit, 1996).
• Se produce un incremento en los
niveles de ácido abscísico (ABA) y
las estomas comienzan a cerrarse,
lo que provoca una reducción de la
transpiración y de la fotosíntesis.
• La síntesis proteica es muy sensible,
se presenta desnaturalización de
proteínas y disociación de riboso-
mas. La actividad enzimática se ve
alterada generando la producción
de metabolitos secundarios en for-
ma irregular y se genera un gasto •
•
•
•
•
energético adicional por la síntesis
de proteínas específicas para su-
perar el estrés.
En condiciones de estrés hídrico
difícilmente la biomasa de la raíz
aumenta. Sin embargo, la longitud
y profundidad si se pueden incre-
mentar (Blum2005).
Un estrés hídrico puede estar
asociado a la disminución consi-
derable de productividad en los
cultivos, ya que, al reducirse la di-
visión celular, se reduce también el
tamaño de las hojas y por ende la
eficiencia fotosintética, especial-
mente cuando el déficit hídrico se
presenta en las primeras etapas del
desarrollo vegetativo.
Debido a la reducción de agua en
los tejidos, la concentración de so-
lutos en la célula se incrementa. Al-
gunos iones inorgánicos, tales como
potasio, calcio, magnesio y cloro no
pueden ser metabolizados o incor-
porados dentro de la estructura ce-
lular y se acumulan en situaciones
de deshidratación (Zyalalov, 2004;
Canny, 2001; Steudle,2000; An-
dreev, 2001).
Ya que estos iones juegan papeles
de regulación de enzimas, la activi-
dad enzimática puede verse afecta-
da; de esta forma, las enzimas que
requieran K+ pueden ser afectadas
si la concentración de este ion se in-
crementa.
Cuando el contenido relativo de
agua (CRA) disminuye, aumenta
la concentración de NaCL y los ni-
veles de prolina se elevan.
Una de las características más rele-
vantes que se ha estudiado amplia-
mente es el incremento de prolina
libre en las células con estrés hídrico
Ante este panorama las plantas
adoptan diferentes mecanismos de
escape, evitación y tolerancia para
disminuir los efectos de la sequía, los
cuales no son objeto de ampliación en
este artículo por lo extenso del tema.
Sin embargo, se abordará lo referen-
te al papel que juega la alteración de
la expresión de proteínas y de la pro-
ducción y acumulación del aminoáci-
do prolina en las plantas, su función
como osmolítico y los beneficios que
proporciona cuando se incorpora
externamente al cultivo mediante la
aplicación de bioestimulantes con
aminoácidos.
Existen numerosos trabajos de
investigación donde se reporta la
acumulación de prolina en los tejidos
vegetales en condiciones de estrés hí-
drico. De igual manera, estudios de
especies adaptadas a entornos con
limitación hídrica dan cuenta de que
estas especies vegetales no solo produ-
cen, sino que acumulan mayores can-
tidades de prolina cuando las con-
diciones ambientales son extremas,
favoreciendo el estrés hídrico.
La acumulación de prolina indu-
cida por el estrés osmótico es una de
las primeras respuestas de la planta,
convirtiendo la prolina en un mar-
cador de estrés confiable (Signorellia
Santiago and Monzac Jorge,2017).
La alteración en la expresión de
proteínas es una de las respuestas de las
plantas cuando se someten a diferentes
tipos de estrés, lo cual está directamen-
te relacionado con la reducción o el in-
cremento de la expresión de genes espe-
cíficos; esto depende de la naturaleza,
duración y severidad del estrés.
Moreno F (2009) menciona que
[…] aunque el estudio de la reduc-
ción de la producción de proteínas
tiene un impacto significativo en el
conocimiento fisiológico de las plan-
tas, la mayoría de investigaciones se
enfocan en las proteínas que se incremen-
tan durante el estrés porque se cree
que puedan tener una función adap-
tativa o de protección a dicha condición.
Entre las más importantes por su
efecto protector potencial están las
LEA (Late Embriogenesis Abundant
Proteins), (Proteínas de Embriogé-
nesis Tardía) las involucradas en las
vías de síntesis de los osmolitos y las
que funcionan como antioxidantes
(Bray, 1997; Zhu et al., 2002; Bartles
y Kotchoni, 2003).
Las LEA son varias familias de
proteínas que se acumulan en altos
niveles durante la etapa madura de
la embriogénesis. Algunas de ellas
también se acumulan en tejidos ve-
getativos en respuesta al estrés osmó-
tico generado por diversos agentes
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