Los cambios inducidos por déficit de agua en el contenido de ácidos fenólicos en las hojas de maíz están asociados con la expresión alterada de cinnamato 4-hidroxilasa y p-cumarato 3-hidroxilasa
Autores: Kolo, Zintle; Majola, Anelisa; Phillips, Kyle; Ali, Ali Elnaeim Elbasheir; Sharp, Robert E.; Ludidi, Ndiko
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Fenilalanina
ácidos fenólicos
Sequía
Déficit hídrico
Actividad enzimática
Maíz
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 8
Citaciones: Sin citaciones
El aminoácido fenilalanina es un precursor de los ácidos fenólicos que constituyen la vía biosintética de la lignina. Aunque hay evidencia del papel de algunos ácidos fenólicos en las respuestas de las plantas a patógenos y salinidad, la caracterización de la participación de los ácidos fenólicos en las respuestas de las plantas a la sequía es limitada. La sequía reduce el contenido de agua en el tejido vegetal y puede llevar a una disminución de la viabilidad celular y un aumento de la muerte celular. Por lo tanto, sometimos a plántulas de maíz a déficit hídrico y evaluamos el contenido relativo de agua y la viabilidad celular junto con los contenidos de ácido p-cumárico, ácido cafeico y ácido ferúlico en las hojas. Además, medimos la actividad enzimática de la cinamato 4-hidroxilasa (EC 1.14.13.11) y la p-cumaroato 3-hidroxilasa (EC 1.14.17.2) y asociamos estas con la expresión de genes que codifican la cinamato 4-hidroxilasa y la p-cumaroato 3-hidroxilasa en respuesta al déficit hídrico. El déficit hídrico redujo el contenido relativo de agua y la viabilidad celular en las hojas de maíz. Esto correspondió con una disminución del ácido p-cumárico pero un aumento del contenido de ácido cafeico y ácido ferúlico en las hojas. Los cambios en el contenido de ácidos fenólicos de las hojas de maíz se asociaron con un aumento de las actividades enzimáticas de la cinamato 4-hidroxilasa y la p-cumaroato hidroxilasa. El aumento de la actividad enzimática de la p-cumaroato 3-hidroxilasa se asoció con un aumento de la expresión de un gen que codifica la p-cumaroato 3-hidroxilasa. Por lo tanto, concluimos que las vías metabólicas que involucran ácidos fenólicos pueden contribuir a la regulación de las respuestas a la sequía en el maíz, y proponemos que un trabajo adicional para elucidar esta regulación puede contribuir al desarrollo de nuevas variedades de maíz con mejor tolerancia a la sequía. Esto se puede lograr mediante selección asistida por marcadores para seleccionar líneas de maíz con altos niveles de expresión de genes que codifican la cinamato 4-hidroxilasa y/o la p-cumaroato 3-hidroxilasa para su uso en programas de mejoramiento dirigidos a mejorar la tolerancia a la sequía, o mediante la sobreexpresión de estos genes a través de ingeniería genética para conferir tolerancia a la sequía.
Descripción
El aminoácido fenilalanina es un precursor de los ácidos fenólicos que constituyen la vía biosintética de la lignina. Aunque hay evidencia del papel de algunos ácidos fenólicos en las respuestas de las plantas a patógenos y salinidad, la caracterización de la participación de los ácidos fenólicos en las respuestas de las plantas a la sequía es limitada. La sequía reduce el contenido de agua en el tejido vegetal y puede llevar a una disminución de la viabilidad celular y un aumento de la muerte celular. Por lo tanto, sometimos a plántulas de maíz a déficit hídrico y evaluamos el contenido relativo de agua y la viabilidad celular junto con los contenidos de ácido p-cumárico, ácido cafeico y ácido ferúlico en las hojas. Además, medimos la actividad enzimática de la cinamato 4-hidroxilasa (EC 1.14.13.11) y la p-cumaroato 3-hidroxilasa (EC 1.14.17.2) y asociamos estas con la expresión de genes que codifican la cinamato 4-hidroxilasa y la p-cumaroato 3-hidroxilasa en respuesta al déficit hídrico. El déficit hídrico redujo el contenido relativo de agua y la viabilidad celular en las hojas de maíz. Esto correspondió con una disminución del ácido p-cumárico pero un aumento del contenido de ácido cafeico y ácido ferúlico en las hojas. Los cambios en el contenido de ácidos fenólicos de las hojas de maíz se asociaron con un aumento de las actividades enzimáticas de la cinamato 4-hidroxilasa y la p-cumaroato hidroxilasa. El aumento de la actividad enzimática de la p-cumaroato 3-hidroxilasa se asoció con un aumento de la expresión de un gen que codifica la p-cumaroato 3-hidroxilasa. Por lo tanto, concluimos que las vías metabólicas que involucran ácidos fenólicos pueden contribuir a la regulación de las respuestas a la sequía en el maíz, y proponemos que un trabajo adicional para elucidar esta regulación puede contribuir al desarrollo de nuevas variedades de maíz con mejor tolerancia a la sequía. Esto se puede lograr mediante selección asistida por marcadores para seleccionar líneas de maíz con altos niveles de expresión de genes que codifican la cinamato 4-hidroxilasa y/o la p-cumaroato 3-hidroxilasa para su uso en programas de mejoramiento dirigidos a mejorar la tolerancia a la sequía, o mediante la sobreexpresión de estos genes a través de ingeniería genética para conferir tolerancia a la sequía.