Expresión de proteínas y determinación de carbohidratos en maíz (Zea mays L) en condiciones de estrés hídrico

Abstract

La sequía es uno de los factores abióticos limitantes que causa reducción en el crecimiento, en la producción de biomasa y en el rendimiento de cultivos. Las variedades de maíz con cierta tolerancia a la sequía responden con cambios en su fisiología y metabolismo. Algunas de estas respuestas son disminución en el contenido relativo de agua, disminución del potencial osmótico, acumulación de solutos como la prolina y varios azúcares, así como también alteraciones en el contenido de proteínas. Las plantas de maíz tienen la capacidad de generar ajustes que les permite adaptarse y sobrevivir a ciertos niveles de déficit de agua. El objetivo del trabajo fue analizar el efecto del déficit de agua en la acumulación de solutos y en los cambios de proteínas en dos materiales de maíz VS-22 (tolerante) y AMCCG-2 (susceptible). El estudio se realizó a nivel de elongación del ápice de la radícula, a las 24, 48 y 72 h, y con tres potenciales de agua del sustrato (-0.03, -1.0 y -1.5 MPa). A nivel de planta, los análisis se realizaron a las 7 semanas después de tratamiento de sequía, con un déficit de agua gradual del 50% iniciado a los 6 días después de la emergencia. Los resultados obtenidos en el ápice de la radícula de VS-22 demostraron que los diferentes niveles de déficit de agua del sustrato produjeron incrementos en la acumulación de solutos; como prolina, azucares totales y específicos como glucosa, fructosa y sacarosa, además se detectó la acumulación del disacárido trehalosa, y se observó el mantenimiento de la elongación del ápice de la radícula. Los valores anteriores fueron menores en AMCCG-2. También se observaron cambios en el contenido y en el perfil de proteínas solubles en ambos materiales de maíz. A nivel de planta, el déficit de agua en VS-22 mostró disminución en el contenido relativo de agua (CRA) hasta de un 68 %, comparado con plantas de VS-22 en condiciones de riego, y el potencial osmótico (ψs) se redujo hasta -2.0 MPa, también se mostró incremento en la acumulación de solutos; prolina, glucosa, fructosa, sacarosa y azucares totales, se evidenció la acumulación de trehalosa, así como cambios en la acumulación de almidón y del perfil de proteínas. Estos resultados fueron detectados en menor grado para AMCCG-2, la cual resultó más afectada por el déficit hídrico suministrado. Se encontraron relaciones significativas entre acumulación de los diferentes solutos y cambios en los perfiles de proteínas, cuando las plantas fueron sometidas a déficit hídrico. También se observaron cambios significativos en la densidad de RUBISCO. Estos resultados pueden ser indicadores de ajuste osmótico en las plantas de la variedad VS-22 y como consecuencia mantener la turgencia celular durante periodos de falta de agua. _______________ PROTEIN EXPRESSION AND DETERMINATION OF CARBOHYDRATES IN CORN (Zea mays L.) ON WATER STRESS CONDITIONS. ABSTRACT: Drought is one of the abiotic limiting factors in agriculture, causing a reduction of crop growth, biomass production and yield. Maize varieties with some tolerance to drought respond to water stress with changes in their physiology and metabolism. Some of these responses are a decrease in the relative water content and in the osmotic potential, the accumulation of solutes such as proline and various sugars, as well as alterations in protein content. Maize plants have the ability to generate adjustments that allow them to adapt and survive under water shortage. The objective of this work was to analyze the effect of water deficit on the accumulation of solutes and protein changes in two maize varieties VS -22 (tolerant) and AMCCG-2 (susceptible). The study was conducted at the level of the elongation of the radicle apex at 24, 48 and 72 h by using different substrate water potentials (-0.03 , -1.0 and -1.5 MPa ), and at plant level 7 weeks after emergence with gradual water supply deficit of 50%. The results obtained in the apex of the radicle of VS- 22 showed that different levels of substrate water deficit resulted in an increased accumulation of proline, total and specific sugars such as glucose, fructose and sucrose. In addition, the disaccharide trehalose accumulation was detected, and it was observed that elongation of the radicle apex was maintained. The values for solute accumulation were lower in AMCCG-2. Changes in proteins content and profile in both maize cultivars were also observed. The investigation at plant level in VS -22 subject to water deficit showed a decrease in the relative water content (RWC) to 68 %, and of the osmotic potential (ψs) to -2.0 MPa, and also an increase in the accumulation of solutes: proline, glucose, fructose, sucrose and total sugars. Trehalose accumulation was evident, as well as changes in the accumulation of starch, and in the soluble protein profiles. The values for solute accumulation were lower in AMCCG-2, which was affected more by the water deficit. We found out that there were significant relationships between the different solutes accumulation and the changes in protein profiles when plants were under water stress. Significant changes were also observed in the expression of RUBISCO. These results may be indicative of osmotic adjustment in plants of the variety VS-22 allowing them to maintain cell turgor during periods of water shortage.