Metabolismo de carbohidratos en portainjertos de prunus sometidos a deficiencia de oxígeno

Abstract

La utilización de portainjertos en agricultura ha permitido aumentar la eficiencia de la producción frutícola, mediante la selección de portainjertos tolerantes a diversos estreses, como aquel por hipoxia radical que puede producir cambios fenotípicos, metabólicos y anatómicos, causando finalmente una crisis energética en la planta injertada. Se han caracterizaron portainjertos en especies de carozos del género Prunus spp., siendo descrito como tolerante el ‘Mariana 2624’ - M26 y sensible el ‘Mazzard F12/1’ - F12 a hipoxia radical. En el presente trabajo se evaluaron ambos portainjertos, sensible y tolerante a la hipoxia combinados entre ellos, cuantificándose glucosa, fructosa, sacarosa y sorbitol, mediante HPLC-IR, en hojas y raíces, además se determinó la expresión génica de cDNA, para 3 isoformas de sacarosas sintasas (SUS), 1 invertasa (INV) y 1 hexoquinasa (HK), mediante qPCR, respecto al gen de la ARN polimerasa II (RPII). Los análisis realizados permitieron identificar en el metabolismo de la sacarosa, la relación entre la tolerancia y/o sensibilidad del portainjerto respecto al vástago injertado, como respuesta o consecuencia del estrés por hipoxia. A través de los resultados obtenidos se determinó que una menor concentración de sacarosa y sorbitol está presente en raíces de M26 respecto a F12, sin diferencias significativas de las concentraciones en hojas. Mientras que las concentraciones de hexosas en todas las combinaciones se mantienen o aumentan en hoja y se mantienen o disminuyen en raíces. Además, en raíces, por un lado, la sobrexpresión de INVv2 para las 4 combinaciones, y por otro la represión de las 3 SUS analizadas en M26 y de 2 SUS en F12. No se observaron cambios para HK3 en todas las combinaciones. Mientras que, en hojas, se sobrexpresó INVv2 en las combinaciones heteroinjertos, junto con la sobrexpresión de SUS en hojas de F12, por otro lado, se determinó la represión de 2 SUS en M26 y sobrexpresión de HK3 en hojas de F12 injertadas sobre M26. A partir de los resultados obtenidos se puede inferir que ocurre la translocación de sacarosa y/o sorbitol desde hojas a raíces, dados por la comunicación entre el vástago injertado y el portainjerto, según la tolerancia o sensibilidad de este último al estrés por hipoxia. En conclusión, las raíces del genotipo tolerante (M26), son más económicas energéticamente, respecto al genotipo sensible (F12).

The use of rootstocks in agriculture has made it possible to increase the efficiency of fruit production through the selection of rootstocks tolerant to various stresses, such as radical hypoxia, which can produce phenotypic, metabolic and anatomical changes, ultimately causing an energy crisis in the grafted plant. Rootstocks have been characterized in stone species of the genus Prunus spp. and 'Mariana 2624' - M26 has been described as tolerant and 'Mazzard F12/1' - F12 as sensitive to radical hypoxia. In the present work, both rootstocks, sensitive and tolerant to hypoxia combined between them, were evaluated, quantifying glucose, fructose, sucrose and sorbitol, by HPLC-IR, in leaves and roots, in addition the gene expression of cDNA was determined, for 3 isoforms of sucrose synthases (SUS), 1 invertase (INV) and 1 hexokinase (HK), by qPCR, with respect to the RNA polymerase II (RPII) gene. The analyses performed made it possible to identify the relationship between the tolerance and/or sensitivity of the rootstock with respect to the grafted scion in sucrose metabolism, as a response to or consequence of hypoxia stress. From the results obtained, it was determined that a lower sucrose and sorbitol concentration is present in roots of M26 with respect to F12, with no significant differences in leaf concentrations. While the concentrations of hexoses in all combinations are maintained or increased in leaves and maintained or decreased in roots. Furthermore, in roots, on the one hand, overexpression of INVv2 for the 4 combinations, and on the other hand, repression of the 3 SUS analyzed in M26 and of 2 SUS in F12. No changes were observed for HK3 in all combinations. While, in leaves, INVv2 was overexpressed in the hetero-grafted combinations, together with SUS overexpression in F12 leaves, on the other hand, repression of 2 SUS in M26 and overexpression of HK3 in F12 leaves grafted on M26 were determined. From the results obtained, it can be inferred that sucrose and/or sorbitol translocation occurs from leaves to roots, due to the communication between the grafted scion and the rootstock, depending on the tolerance or sensitivity of the latter to hypoxia stress. In conclusion, the roots of the tolerant genotype (M26) are more energetically economical than the sensitive genotype (F12).