RESPIRACIÓN Y METABOLISMO DEL NITRÓGENO EN PLANTAS TRATADAS CON HERBICIDAS INHIBIDORES DE LA BIOSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS.

Los efectos secundarios de un herbicida en los procesos metabólicos como consecuencia de la inhibición específica de la diana bioquímica, forman parte del modo de acción de dicho herbicida y conducen finalmente a la muerte de la planta. En el caso de los herbicidas inhibidores de la actividad Acetolactato Sintasa (ALS; EC: 4.1.3.18, enzima de la biosíntesis de los aminoácidos de cadena ramificada), la profundización en las alteraciones fisiológicas secundarias puede clarificar por qué las plantas tratadas con estos herbicidas mueren, cuestión que todavía permanece sin resolver y que se aborda en este estudio. Son varias las hipótesis que se han planteado para explicar la letalidad de estos herbicidas: acumulación de intermediarios de la ruta biosintética o de sus derivados, falta de aminoácidos para la síntesis proteica, y debido a que la acumulación de carbohidratos en hojas de plantas tratadas es uno de los síntomas característicos de estos herbicidas, también se ha planteado que se produzca una deficiencia energética en los tejidos meristemáticos. Sin embargo, ninguna de estas hipótesis explica individualmente la letalidad de estos herbicidas. Planteamos como hipótesis la posible implicación del piruvato en la respuesta letal de las plantas a estos herbicidas. El objetivo general de la tesis es profundizar en el conocimiento del modo de hacían de estos herbicidas estudiando la limitación que producen tanto de la respiración como del metabolismo del nitrógeno. La utilización de isótopos estables (ol8 y Nl5), entre otras técnicas, ha permitido abordar este estudio con éxito.
Se proyectó determinar la posible alteración del metabolismo respiratorio a partir de dos efectos provocados por estos herbicidas: la acumulación de carbohidratos solubles en hojas y la acumulación de piruvato, principal substrato de la enzima ALS. Se comprobó que la acumulación de carbohidratos en hojas era consecuencia de la menor demanda por parte del sumidero (raíz) y que los parámetros energéticos medidos eran iguales o superiores a los de plantas control. En consecuencia, se descarta la posible deficiencia energética en los meristemos de las plantas tratadas como causa de la inhibición del crecimiento. Por otro lado, la alteración del metabolismo del piruvato por el posible desvío del mismo hacia el metabolismo respiratorio se concentró en el estudio de las actividades: Alcohol Deshidrogenasa, Piruvato Descarboxilasa, Lactato Deshidrogenasa y Alanina Aminotransferasa, y en la posible estimulación de la vía alternativa respiratoria por efecto del piruvato. La inhibición de la actividad ALS por estos herbicidas indujo dichas actividades en raíces. Las implicaciones fisiológicas de la estimulación de estas actividades y la posible acumulación de los productos finales de las mismas pueden ser determinantes en el modo de acción de estos herbicidas. Además, el hecho de que haya otras situaciones de estrés que estimulan la fermentación en condiciones aeróbicas parece indicar que tienen un papel en la regulación del metabolismo del carbono en determinadas situaciones. Por otro lado, la inhibición de la actividad ALS provocó un incremento de la participación de la vía respiratoria alternativa en raíces de soja a lo largo del tratamiento. La combinación del incremento de síntesis de la proteína oxidasa alternativa y de la acumulación de piruvato probablemente indujeron la estimulación de esta vía. Aunque la función fisiológica de la actividad oxidasa alternativa sigue en establecerse claramente, su estimulación en situaciones de estrés y en la muerte celular programada parecen indicar que tiene un papel en la respuesta adaptativa de la planta. En el caso concreto de los inhibidores de la actividad ALS, no se puede descartar su papel en la respiración de mantenimiento dado que su activación se produjo cuando el crecimiento estaba fuertemente inhibido y el mantenimiento de biomasa comienza a ser el principal proceso fisiológico que requiere energía.
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