Estudio fisiologico y genetico de la tolerancia a estres hidrico en Panicum virgatum L.

Abstract

Las proyecciones sobre los efectos del cambio climático indican que la superficie detierra afectada por sequías se incrementará, siendo la escasez de agua uno de losfactores más limitantes para los cultivos agrícolas y la producción de forraje en regionesáridas y semiáridas. Panicum virgatum (pasto varilla) es una especie forrajera perenne,importante como fuente de biomasa celulósica para la producción de bioenergía. El usocomercial de esta especie esta limitado por su lenta y dificultosa implantación, problemaque se acentúa por baja humedad edáfica al momento de siembra. El objetivo delpresente trabajo fue analizar la respuesta a estrés hídrico y rehidratación en estadiostempranos del crecimiento de P. virgatum a fin de comprender mejor las bases de sutolerancia a nivel morfológico, fisiológico, bioquímico y molecular. En ensayos degerminación en condiciones de estrés hídrico (-0,5 Mpa) se evaluaron 9 cultivares, y seseleccionaron 2 cvs. de comportamiento contrastante, cv. Kanlow como tolerante y cv Greenville como susceptible. Plantas jóvenes (55 días desde la siembra) de amboscultivares se sometieron a estrés hídrico (60 % CRA) y rehidratación, y se evaluaronparámetros de crecimiento, actividad de enzimas antioxidantes superóxido dismutasa(SOD) y catalasa (CAT), contenidos de hormonas participantes en estrés ácidoabscísico (ABA), ácido salicílico (SA) y ácido jasmónico (JA) y genes asociados a estashormonas y a estrés hídrico (RAB18. DREB2, RD22, PR2). El estrés hídrico no afectó elcrecimiento del cv. Kanlow, mientras que el cv. Greenville fue afectado negativamente(p<0.05). La actividad de los complejos SOD y CAT en ambos cvs. aumentó bajo estréshídrico y continuó aumentando en rehidratación, observándose incrementos superioresen Kanlow (p<0.05), lo cual demuestra la participación de ambos sistemas antioxidantesen la respuesta a estrés y en la rehidratación. En cuanto a contenidos hormonales, unincremento significativo en el contenido de ABA ocurrió en ambos cvs. durante eltratamiento de estrés (11 y 4,5 veces en el cv. tolerante y sensible respectivamente) Este aumento se correlacionó con incrementos significativos en ambos cvs. en laexpresión del transcripto RAB18 (dependiente de ABA), demostrando que este gen esbuen indicador de los contenidos endógenos de ABA en P. virgatum. Asimismo, losaltos contenidos de ABA se correspondieron con una disminución en los nivelesendógenos de SA en el cv. Greenville, lo cual nos llevó a programar ensayos deaplicación exógena de SA y de evaluación de su efecto sobre las variables antesmencionadas. El crecimiento fue severamente afectado por la aplicación de SA en el cv sensible Greenville, a diferencia del cv. Kanlow que no fue afectado. Del mismo modo,SA exógeno redujo el contenido de ABA durante el estrés en 50 % (p<0.05) respecto alas plantas no tratadas en ambos cvs., evidenciando una interacción antagónica entreABA/SA durante el estrés. Este hecho se vio reflejado en la expresión del gen RAB18,confirmando nuevamente que es un buen indicador de los niveles de ABA en P virgatum. El gen PR2 dependiente de SA, se expresó solo en el cv. tolerante Kanlow enrespuesta a SA exógeno tanto en el control como en rehidratación, siendo este un puntointeresante a profundizar en futuros estudios de tolerancia a estrés hídrico en P virgatum. Finalmente, el presente trabajo ha identificado material genético de buencomportamiento en condiciones de estrés hídrico y mediante su estudio aporta nuevosconocimientos sobre las bases de la tolerancia a estrés en P. virgatum, cultivoenergético con importantes perspectivas para regiones semiáridas.