Análisis del proceso de acumulación de compuestos lignocelulósicos en fibras de hojas de Agave fourcroydes Lem.

Abstract

Agave fourcroydes Lem., comúnmente conocido como henequén, es una planta de gran relevancia económica y cultural en la Península de Yucatán debido al comercio de sus fibras. En la actualidad, el interés creciente de sus fibras naturales a nivel mundial ha provocado un renacer de la investigación sobre fibras en agave, especialmente en los mecanismos moleculares involucrados en la síntesis y acumulación de los compuestos lignocelulósicos que conforman las fibras. El objetivo de este trabajo fue analizar el proceso de desarrollo de la fibra de hoja en henequén, así como la dinámica de acumulación sus componentes estructurales (carbohidratos y lignina), durante tres diferentes etapas de desarrollo. Los abordajes experimentales incluyeron técnicas de histología, HPAEC-PAD, pirolisis-MBMS, y qRT-PCR. Los análisis histológicos mostraron diferencias en el proceso de desarrollo de fibras estructurales y de cinta por primera vez. La cuantificación de monosacáridos y subunidades de lignina reveló cambios asociados con el desarrollo de las fibras, lo cual fue también confirmado por histoquímica. Cinco genes seleccionados relacionados a pared celular, e involucrados en las rutas de biosíntesis de celulosa (CESA1, CESA7, SUS2) y lignina (CCR2 y CAD1) mostraron expresión diferencial en raíz, rizomas, piña, hoja, tallo floral y flores. La alta expresión de CESA7 y CAD5 en células de parénquima adyacentes a la fibra sugiere además un mecanismo de lignificación del esclerénquima (fibras) similar al que ocurre para xilema. _______________ ANALYSIS OF THE PROCESS OF DEPOSITION OF LIGNOCELLULOSIC COMPOUNDS IN FIBERS OF Agave fourcroydes Lem. ABSTRACT: Agave fourcroydes Lem. is a species that has had a great economic and cultural relevance in the Peninsula of Yucatán due to its fiber trade. At present, a growing interest on natural fibers worldwide has produced a stark renown research interest to increase our understanding on Agave fibers, especially the molecular mechanisms underlying in the synthesis and deposition of the lignocellulosic compounds that make up fibers. The work aimed to analyze the process of fiber development and deposition of structural components during three different stages of development of leaf in A. fourcroydes. Histochemistry was used to monitor fiber development while cellulose, hemicellulose, and lignin contents were quantified by HPAEC-PAD and pyrolysis-MBMS. Expression level of genes related to cell wall were determined by RT-qPCR assays. Histology analysis revealed a gradual and contrasting differentiation for structural and ribbon fibers in agave leaf for the first time. Cellulose, hemicellulose components, total lignin and monomers showed levels associated to leaf development. CESA1, CESA7, and SUS2, genes involved with cellulose biosynthesis, and CCR2 y CAD1, related to lignin monomers, were differentially expressed in roots, rhizome, stem, leaves, flower stem, and flowers. Additionally, high expression of CESA7 and CAD5 in parenchyma cells surrounding fibers suggests a lignification process of sclerenchyma fiber similar to that one reported for xylem.