Efecto de la aplicación de yodo sobre el metabolismo redox y expresión génica en tomate (Solanum lycopersicum L.).

Medrano Macías, Julia Rosa (2017) Efecto de la aplicación de yodo sobre el metabolismo redox y expresión génica en tomate (Solanum lycopersicum L.). Doctorado thesis, Universidad Autónoma Nuevo Leon.

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Resumen

El yodo es un elemento catalogado como no esencial para las plantas terrestres, pero para los humanos es esencial en el metabolismo de la tiroides y desarrollo de habilidades cognitivas; por lo que un gran número de investigaciones se han llevado a cabo con el propósito de incrementar la concentración del yodo en plantas de amplio consumo, obteniéndose buenos resultados como los demostrados en papa, col, tomate, lechuga, espinaca entre otras. Logrando un gran potencial para mitigar el déficit en la ingesta de este elemento. Adicionalmente y de modo poco explorado se ha observado que la absorción de yodo, induce efectos benéficos relacionados con un incremento en el crecimiento, capacidad antioxidante y tolerancia a estrés oxidativo en las plantas terrestres. Por lo que esta faceta del uso del yodo pudiera incentivar el interés del uso agronómico en los cultivos, brindando ventajas adicionales a las de la biofortificación. El objetivo de la presente investigación es aportar conocimiento acerca del efecto del yodo sobre el crecimiento, los antioxidantes, los minerales y la expresión génica en diferentes estadios de las plantas de tomate. Para lograr tal objetivo se experimentó con plantas de tomate cultivadas en dos ciclos; el primero con plántulas muestreadas a los cincuenta y seis días posteriores a la siembra, a las cuales se les aplicó yodo en forma de KI y KIO3 a concentraciones 1x10-6 M diariamente y 1x10-4 M en forma quincenal, bajo un diseño experimental completamente al azar. A estas plántulas se les midió el crecimiento bajo las variables de biomasa total, número de hojas y altura. Así mismo se analizaron en el tejido foliar antioxidantes enzimáticos como SOD, CAT, APX y GPX y no enzimáticos GSH, ASC y fenoles totales. Finalmente fue cuantificado el gen SOD1 mediante PCR punto final. El segundo ciclo se llevó a cabo con plantas muestreadas a los cien días posteriores al trasplante, bajo un diseño experimental factorial, evaluándose cuatro factores; concentración (0,1 y 100 µM), especie química (KI y KIO3), forma de aplicación (foliar y sustrato) y tiempo de aplicación (diario y quincenal). A estas plantas se les analizó el crecimiento en términos de biomasa total, altura, número de hojas y rendimiento del fruto. Se cuantificaron antioxidantes enzimáticos y no enzimáticos y minerales esenciales en las hojas y frutos. En el primer ciclo, los resultados obtenidos con las plántulas de tomate mostraron que el yodo aplicado en forma de IO3 - o I- a una concentración de 1 µM (0.126 mg L1 ) directo al sustrato diariamente incrementó la biomasa total de 0.93 g. correspondientes al testigo a 2.25 y 2.26 g. respectivamente, sin tener afectaciones sobre los antioxidantes o la expresión del gen SOD, sin embargo, dos tratamientos de aplicación quincenal (I F y I S) y dos tratamientos de aplicación diaria (IO3 F y I F) mostraron una reducción en la actividad enzimática de SOD de 45.45% al 6.39, 17.77, 20.86 y 19.4% respectivamente. Así mismo se observó un incremento en los antioxidantes ascorbato de 18.17 a 41.69 mg L-1 y glutatión de 5.65 mg L-1 a 10.47 mg L-1 tras la aplicación diaria de yoduro foliar, sugiriendo una neutralización directa del yodo sobre los radicales superóxido. Finalmente, los tratamientos con I - de aplicación foliar y IO3 - al sustrato aplicados cada 15 días mostraron un incremento un incremento de seis veces y media en la densidad relativa en la expresión del gen SOD sin obtener la misma respuesta sobre la actividad de dicha enzima. Se recomendó la aplicación de IO3 - 1 µM por aspersión foliar cada 15 días para obtener plántulas con una mejora en el metabolismo redox sin afectación sobre el crecimiento. En el segundo ciclo, los resultados obtenidos en las plantas adultas evidenciaron que el crecimiento y la producción de fruto fueron favorecidos con la aplicación de yodo a una concentración de 100 µM (12.6 mg L-1 ) en forma de IO3 - por aspersión foliar cada 15 días. Los antioxidantes se encontraron incrementados en las hojas con la aplicación de yodo 100 µM en forma de Idirectamente al sustrato de forma diaria, mientras que el mismo efecto ocurrió en los frutos con la aplicación 100 µM de Ien forma foliar cada 15 días. En los minerales se evidenció un incremento en la concentración con la aplicación de yodo 100 µM en forma de IO3 - directamente al sustrato en forma diaria, mientras en los frutos la forma de aplicación que mostró tal efecto benéfico fue el de 100 µM en forma de IO3 - por aspersión foliar diariamente. ABSTRACT Iodine is considered a non-essential element for terrestrial plants, but in humans the iodine is essential for the metabolism of the thyroid and for the development of cognitive abilities. A lot of researches have been carried out with the purpose of increasing the concentration of iodine in plants of large consumption, obtaining good results such as shown in potato, cabbage, tomato, lettuce, spinach, among others, give great potential to mitigate the deficit in the intake of this element. Additionally, it has been observed that the absorption of iodine induces beneficial effects related to increase in growth, antioxidant capacity and tolerance to oxidative stress in terrestrial plants. Therefore, this face of iodine use may encourage the interest of agronomic use in crops, providing additional advantages to biofortification. The objective of the present research is a knowledge about the effect of iodine on growth, antioxidants, minerals and gen expression in different states of tomato plants. To achieve this objective was experimented with tomato plants grown in two cycles; the first with seedlings sampled fifty-six days after sowing, with iodine in the form KI and KIO3 at concentrations 1x10-6 daily and 1x10-4 in biweekly under a completely randomized experimental design. Seedlings growth was measured by total biomass, number of leaves and height. In addition, enzymatic antioxidants such as SOD, CAT, APX and GPX and non-enzymatic GSH, ASC and total phenols were analyzed in the foliar tissue. Finally, the SOD1 gen was quantified by PCR. In the second cycle, a sample of plants were sampled one hundred days after the transplant, under an experimental factorial design, with four factors being evaluated; Concentration (0.1 and 100 μM), chemical species (KI and KIO3), application form (foliar and substrate) and application time (daily and biweekly). These plants analyzed the growth in terms of total biomass, height, number of leaves and yield of the fruit. Enzymatic and nonenzymatic antioxidants and essential minerals in leaves and fruits were quantified. In the first cycle, the results showed that the iodine applied in the form of IO3 - or Ia concentration of 1 μM (0,126 mg L-1) direct to substrate daily increased the total biomass from 0.93 g. corresponding to the control to 2.25 and 2.26 g. respectively, without affecting the antioxidants and the expression of SOD gen, however, two biweekly treatments (IF and IS) and two daily treatments (IO3 F and IF) showed a reduction in the enzymatic activity of SOD from 45.45% to 6.39, 17.77, 20.86 and 19.4% respectively. An increase in the antioxidantss ascorbate from 18.17 to 41.69 mg L-1 and glutathione from 5.65 mg L-1 to 10.47 mg L-1 was also observed after application daily of the foliar iodide, suggesting an direct neutralization of the iodine to superoxide radicals. Finally, foliar I - and IO3 - direct to substrate applied biweekly showed an increase six-fold the relative density in the expression of SOD gen without obtain the same response on the activity of the enzyme. It is recommended to apply IO3 - 1 μM by foliar spray daily to obtain seedlings with an improvement in redox metabolism without any effect on growth. In the second cycle, with adult plants, was found that the growth and the fruit production were favored with the application of iodine at a concentration of 100 μM (12.6 mg L-1 ) in the form of IO3 by leaf spray biweekely. The antioxidants were found to be increased in the leaves with the application of iodine 100 μM with Iform directly to the substrate daily, whereas the same effect occurred in the fruits with the application 100 μM of I- in foliar form biweekely. An increase in the mineral concentration was evidenced with the application of iodine at 100 μM in the form of IO3 - directly to the substrate daily, whereas in the fruits the form of application that showed the beneficial effect was at 100 μM in the form of IO3 - by daily leaf spray.

Tipo de elemento: Tesis (Doctorado)
Información adicional: Tesis (Doctor en Ciencias con acentuación en Manejo y Administración de Recursos Vegetales) UANL, 2017.
Divisiones: Ciencias Biológicas
Usuario depositante: Lic. Josimar Pulido
Creadores:
CreadorEmailORCID
Medrano Macías, Julia RosaNO ESPECIFICADONO ESPECIFICADO
Fecha del depósito: 22 Oct 2019 16:45
Última modificación: 17 Dic 2019 20:29
URI: http://eprints.uanl.mx/id/eprint/17011

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