En la actualidad, el control de las malas hierbas está basado principalmente en la aplicación de productos herbicidas. Entre los herbicidas que afectan a la biosíntesis de aminoácidos hay varias clases químicas que interfieren en la biosíntesis de los aminoácidos de cadena ramificada, siendo su mecanismo de hacían la inhibición especifica del enzima acetolactato sintasa (ALS). Entre ellos destacan las sulfonilureas y las imidazolinonas, herbicidas que suponen una importante cuota de mercado debido a su eficacia, sus bajas dosis de aplicación y su baja toxicidad frente a mamíferos.
La utilización racional de herbicidas pasa ineludiblemente por el conocimiento de los procesos implicados en la muerte de las plantas tratadas con estos compuestos, es decir el modo de acción de los mismos, lo que permitiría controlar su utilización en dosis, forma y objetivos. Sin embargo, a pesar de conocerse la diana o mecanismo de acción primario de los herbicidas inhibidores de la biosíntesis de aminoácidos ramificados, su modo de acción continúa en vías de investigación y se desconocen las razones de la muerte de las plantas tratadas.
Con estos antecedentes se estableció como objetivo principal de la tesis profundizar en la utilidad herbicida de la inhibición de la ruta de biosíntesis de los aminoácidos ramificados, evaluando para ello las implicaciones fisiológicas de la inhibición de diversos enzimas de dicha ruta.
Este objetivo principal se abordó mediante dos objetivos más específicos. En primer lugar se profundizó en el modo de acción de dos herbicidas inhibidores de la actividad enzimática ALS, trabajando con imazetapir, de la familia química de las imidazolinonas, y con clorsulfurón, de la familia química de la sulfonilureas. En segundo lugar se compararon los efectos fisiológicos de la inhibición del enzima ALS con los efectos de la inhibición del siguiente enzima de la misma ruta, el enzima cetoácido reductoisomerasa (KARI). La especie de estudio fue guisante y se trabajó en todo momento en cámara de crecimiento y bajo condiciones controladas de temperatura, humedad y fotoperiodo.
En cuanto al primer objetivo, se detectaron efectos fisiológicos provocados por la inhibición de la actividad ALS que no habían sido descritos con anterioridad. Entre ellos destaca la activación de las actividades enzimáticas fermentativas y alanina aminotransferasa en las raíces de las plantas tratadas, que vendría provocada por una mayor disponibilidad de piruvato, sustrato que comparten el enzima ALS y dichas rutas. Así, estos efectos en las raíces de las plantas tratadas fueron similares a los que provocaría una falta de oxígeno, si bien el consumo de oxígeno de dichas raíces no se vió afectado de tal manera que las plantas tratadas están en una situación fisiológica similar a la que se induce por hipoxia, pero con consumo normal de oxígeno. Se discute la posible implicación de esta inducción en la letalidad producida por los herbicidas, y la posibilidad de mimetizar los efectos de estos herbicidas sin afectar a la actividad ALS Tanto el tratamiento con clorsulfurón como con imazetapir provocaron una acumulación de ácido quínico en hojas, evidenciándose así la interacción de la inhibición del enzima ALS con el metabolismo secundario y con otras rutas de biosíntesis de aminoácidos.
Otro aspecto novedoso aportado en este trabajo es el estudio de los efectos de una imidazolinona en los sistemas antioxidantes de las plantas y en los marcadores de daño oxidativo. Existe una relación entre el estrés oxidativo y el modo de acción de los inhibidores de la actividad ALS, si bien dicho estrés oxidativo parece secundario tanto en su generación como en su intensidad, con lo que no parece que participe de una manera importante en la letalidad de los herbicidas.
Se trabajó sobre uno de los efectos más controvertidos de los herbicidas inhibidores de ALS, la acumulación de carbohidratos en las hojas de las plantas tratadas, efecto que demostramos ser independiente
