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PUBLIC RELEASE DATE: 4 febrero 2005

La sequía reduce la fijación de nitrógeno en leguminosas

La sequa reduce la fijacin de nitrgeno en leguminosas

En condiciones de sequa, se produce una limitacin de carbono en los ndulos de las leguminosas que podra ser la causa del descenso de la fijacin de nitrgeno en las mismas. sta es una de las conclusiones que ha presentado Mara Dolores Glvez en su tesis defendida en la Universidad Pblica de Navarra. El trabajo doctoral se titula: Metabolismo nodular en Pisum sativum L. en respuesta a estrs hdrico. Interacciones carbono/nitrgeno y posibles molculas implicadas en la modulacin de la respuesta.

Fijacin de nitrgeno y sequa

La fijacin biolgica de nitrgeno es un proceso de gran inters agronmico y ecolgico, puesto que el nitrgeno, despus del agua y el carbono, es el nutriente que limita en mayor medida el crecimiento vegetal y la produccin de los cultivos. Este proceso resulta particularmente sensible a condiciones ambientales adversas, como el estrs hdrico o sequa. Precisamente el objetivo de la tesis doctoral de Mara Dolores Glvez ha sido investigar cmo se produce la regulacin de la fijacin biolgica de nitrgeno en condiciones de sequa.

La reduccin del nitrgeno atmosfrico a amonio, o fijacin de nitrgeno, la llevan a cabo nicamente determinados organismos procariotas. Entre ellos, los denominados genricamente rizobios son capaces de establecer simbiosis con plantas leguminosas dando lugar a la formacin de una nueva estructura radical: el ndulo.

Por un lado, la planta se beneficia del microorganismo, que se encarga de tomar el nitrgeno del aire y transformarlo en amonio de forma que se lo facilita a la planta. Este amonio se incorpora a esqueletos de carbono para formar aminocidos y protenas. Por su parte, el microorganismo obtiene de la planta los nutrientes necesarios para su crecimiento.

En condiciones de sequa, se detect un descenso de la actividad sacarosa sintasa nodular. Este descenso se produjo simultneamente al descenso de la fijacin de nitrgeno, pudindose establecer una elevada correlacin entre ambos procesos en condiciones adversas. Como consecuencia de la inhibicin de la actividad sacarosa sintasa, se observ tambin un descenso de la concentracin de azcares fosfato y cidos orgnicos, lo que indica un descenso en el flujo de carbono en los ndulos que limitara, a su vez, el suministro de carbono al bacteroide, vindose afectada la capacidad del bacteroide para fijar nitrgeno.

Percepcin del estrs hdrico

Con el fin de profundizar en el proceso de percepcin y transduccin del estrs hdrico que lleva a la inhibicin de la fijacin de nitrgeno, Mara Dolores Glvez estudi tambin el cido abscsico y las especies de oxgeno activado como posibles molculas implicadas en la regulacin de la fijacin de nitrgeno.

Los resultados obtenidos mediante la aplicacin exgena de cido abscsico sugieren la existencia de, al menos, dos mecanismos distintos de regulacin de la fijacin de nitrgeno dependiendo de cmo se desarrolla el estrs. En situaciones en que el estrs se produce de forma gradual, actuara una ruta independiente de cido abscsico que implica la inhibicin de la actividad sacarosa sintasa y en situaciones en que el estrs se produce de forma rpida e intensa, actuara otra ruta dependiente de cido abscsico que implica un control por leghemoglobina/oxgeno.

Para analizar la posible implicacin de las especies de oxgeno activado en la modulacin de la fijacin de nitrgeno se recurri a la aplicacin exgena de cido ascrbico, un antioxidante natural, en plantas expuestas a estrs hdrico. El tratamiento con cido ascrbico exgeno realizado en condiciones de estrs hdrico ejerci un papel beneficioso sobre el contenido de protena de la planta. Asimismo, se observ una recuperacin de la actividad total de los enzimas del metabolismo del carbono y nitrgeno en ndulos.

Adems, la aplicacin de cido ascrbico no revirti el efecto negativo del estrs hdrico en la fijacin de nitrgeno, por lo que no es posible relacionar las especies de oxgeno activado con la regulacin de la fijacin de nitrgeno. En este contexto, el descenso de la fijacin de nitrgeno ocurre asociado a una limitacin en el flujo de carbono en los ndulos, provocada por la inhibicin de la actividad sacarosa sintasa en dichas condiciones.

Por lo tanto, las seales implicadas en la percepcin y en la ruta de transduccin de seales que conduce al descenso de la fijacin biolgica de nitrgeno en condiciones de estrs hdrico son complejas y son necesarios futuros estudios para comprender los mecanismos de regulacin de la fijacin biolgica de nitrgeno.

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Notas

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