Respuestas fisiológicas, bioquímicas y moleculares del arroz a la aplicación de nanopartículas de plata.

Abstract

Las nanopartículas de plata (AgNPs) están abriendo nuevos horizontes en la producción y sanidad vegetal dado que en algunos cultivos pueden inducir germinación, estimular crecimiento vegetativo, y mostrar efectos antisépticos. El arroz (Oryza sativa) es uno de los tres cereales más consumidos en el mundo, y en México se importa el 80% de la necesidad de consumo, por lo que es necesario probar nuevas estrategias tendientes a mejorar su producción, como los es el uso de las AgNPs. El objetivo del presente trabajo fue evaluar el efecto de diferentes concentraciones de AgNPs en germinación y crecimiento inicial (0, 40, 80 y 120 mg L-1 AgNPs) en cámaras de crecimiento en laboratorio y desarrollo vegetativo (0, 20, 40 y 80 mg L-1 AgNPs) en hidroponía en invernadero de arroz cv. Morelos A-98 en variables fisiológicas, bioquímicas y moleculares. La exposición de las semillas a 40, 80 y 120 mg L-1 AgNPs indujeron la germinación, en tanto que 80 y 120 mg L-1 AgNPs promovieron el crecimiento inicial. Los tratamientos de AgNPs no afectaron concentración intracelular de oxígeno (Ci) ni tasa transpiratoria (E), pero conductancia estomática (Gs) y tasa fotosintética (A) incrementaron con aplicaciones de 20 mg L-1 AgNPs. Las concentraciones de S y Fe en vástagos incrementaron con la aplicación de AgNPs, mientras que en hojas la aplicación de AgNPs aumentó las concentraciones de N, P, Fe, y Cu. Las AgNPs redujeron las concentraciones de clorofilas en hojas, aumentaron las concentraciones de aminoácidos en raíces y disminuyeron las concentraciones de azúcares totales en vástagos. Las concentraciones de prolina en vástagos aumentaron drásticamente con la aplicación de AgNPs, pero se conservaron estables en raíces. Las AgNPs indujeron la expresión de cuatro genes NAC (Os02g56600, Os07g04560, 0s12g43530 y Os06g5107) en al menos una dosis de AgNPs probada, y un gen (0s08g10080) mostró represión de la expresión. Se concluye que las AgNPs pueden estimular algunas variables fisiológicas, bioquímicas y moleculares en arroz que pueden mejorar el desempeño del cultivo. _______________ PHYSIOLOGICAL, BIOCHEMICAL AND MOLECULAR ANALYSIS OF RICE TO THE APPLICATION OF SILVER NANOPARTICLES. ABSTRACT: Silver nanoparticles (AgNPs) are opening new horizons in plant production and health since in some crops they can induce germination, stimulate vegetative growth, and show antiseptic effects. Rice (Oryza sativa) is one of the three most consumed cereals in the world, and in Mexico 80% of the need for consumption is imported, which is why it is necessary to try new strategies to improve its production, such as the use of AgNPs. The aim of the present work was to evaluate the effect of different concentrations of AgNPs on germination and initial growth (0, 40, 80 and 120 mg L-1 AgNPs) in growth chambers in laboratory and vegetative development (0, 20, 40 and 80 mg L-1 AgNPs) in hydroponics in greenhouse of rice cv. Morelos A-98 on physiological, biochemical and molecular variables. Exposure of seeds to 40, 80 and 120 mg L-1 AgNPs induced germination, while 80 and 120 mg L-1 AgNPs promoted initial growth. AgNPs treatments did not affect intracellular oxygen concentration (Ci) or transpiration rate (E), but stomatal conductance (Gs) and photosynthetic rate (A) increased with applications of 20 mg L-1 AgNPs. The concentrations of S and Fe in shoots increased with the application of AgNPs, while in leaves the application of AgNPs increased the concentrations of N, P, Fe, and Cu. The AgNPs reduced leaf chlorophyll concentrations, increased amino acid concentrations in roots, and decreased total sugars in scions. Proline concentrations in shoots increased drastically with the application of AgNPs, but they remained stable in roots. The AgNPs induced the expression of four NAC genes (Os02g56600, Os07g04560, 0s12g43530 and Os06g5107) in at least one dose of AgNPs tested, and one gene (0s08g10080) showed repression of the expression. It is concluded that AgNPs can stimulate some physiological, biochemical and molecular response variables in rice that can improve crop performance.