IMPORTANCIA DEL ÁCIDO JASMÓNICO EN LA SÍNTESIS

 IMPORTANCIA DEL ÁCIDO JASMÓNICO EN LA SÍNTESIS DE ISOFLAVONOIDES DE
DEFENSA CONTRA EL ATAQUE DE CHINCHE (Piezodorus guildinii W.) EN SEMILLAS
DE SOJA (Glycine max L.).
L. G. Barriga*, J. A. Barneto, H. D. Chludil, E. Pagano, J. A. Zavala
CONICET, Cátedras de Bioquímica y Biomoléculas de la Facultad de Agronomía, Universidad
de Buenos Aires, Av. San Martín 4453 - C1417DSE – CABA, Argentina. Tel. 4524-8000.
Universidad Católica Argentina. *[email protected]
Introducción
El cultivo de soja (Glycine max L.) en los últimos años se ha convertido en uno de las más
importantes en Argentina. Una de las plagas más comunes es la chinche Piezodorus
guildinii W. (Heteroptera: Pentatomidae), que se alimenta de las semillas en formación,
aprovechando su alto contenido proteico y lipídico. El daño que producen estos insectos
genera pérdidas de rendimiento al cultivo y disminuye la calidad de las semillas. Sin embargo,
las plantas no actúan como víctimas indefensas, sino que responden a la agresión
produciendo compuestos tóxicos que suelen detener o reducir el ataque de los insectos.
En las plantas de soja, uno de los mecanismos de defensas químicas más estudiados es la
síntesis de isoflavonoides. Estos metabolitos están comúnmente presentes en la familia de las
Fabaceas (leguminosas) y fueron identificados en diferentes órganos de la planta (raíces,
hojas, cotiledones, vainas y semillas). La síntesis de isoflavonoides en plantas de soja es
constitutiva y sus concentraciones varían según el genotipo, pero también se inducen en
respuesta a factores bióticos y abióticos del ambiente (Carrão-Panizzi et al., 1995). Daidzina y
genistina, los 7-O-glucósidos de daidzeína y genisteína respectivamente, son los
isoflavonoides glicosilados más comunes en soja como respuesta al ataque de chinches
(Piubelli et al., 2003).
Las defensas inducidas de las plantas son activadas por señales específicas producidas en
el tejido dañado, que rápidamente activa la expresión de los genes que codifican la síntesis de
metabolitos defensivos (Howe, 2004). La hormona vegetal ácido jasmónico (AJ) y su éster
metílico: jasmonato de metilo (JAMe), son señales comúnmente encontradas en tejidos sanos
y dañados, responsables de la activación de respuestas defensivas ante la mayoría de los
insectos herbívoros (Howe, 2008). El papel defensivo del AJ fue observado en tabaco
(Nicotiana tabacum L.), tomate (Solanum lycopersicum L.) y alfalfa (Medicago sativa L.)
cuando fue aplicado sobre la superficie de las hojas, que activó la síntesis de inhibidores de
proteasas, defensa química de estas especies contra el ataque de insectos. Un efecto similar
de la hormona se midió en frutos cosechados de Myrica rubra (Seib, Zucc), los cuales al ser
tratados externamente con JAMe incrementaron la concentración de compuestos fenólicos,
antocianinas y flavonoides totales (Kaituo et al., 2009).
La síntesis del AJ proviene de la denominada vía de los octadecanoides (ácidos grasos de
18 átomos de carbono). Unas de las enzimas que sintetizan AJ dentro del cloroplasto son las
lipooxigenasas (LOX) (Weiler, 1997). La utilización de cv de mutantes de soja que no
expresen LOX es ideal para determinar la función de defensa del AJ y la regulación que este
posee sobre ciertos metabolitos secundarios.
El objetivo del presente trabajo fue determinar si el AJ regula la síntesis de daidzeína,
genisteína y sus glicósidos, en semillas de soja. Se utilizó un cultivar de soja Williams y un
mutante que no acumula AJ en las semillas en formación. Se analizó el efecto del daño
mecánico y del daño ocasionado por la chinche Piezodorus guildinii W. sobre la síntesis de
isoflavonoides en semillas de soja.
-1Producción Vegetal: Insectos
Materiales Y Métodos
Se utilizaron el cv Williams y el mutante BRM 926600 que no sintetiza las lipooxigenasas
LOX 1, LOX 2 y LOX 3 (enzimas intervinientes en la producción de AJ en semillas de soja).
Las plantas fueron sembradas en macetas de 10 L en el campo de la Facultad de Agronomía
de la UBA hasta el crecimiento de vainas (estado R5-R6, (Fehr 1977)). Adultos de P. guildinii
W. fueron alimentados y cuidados en laboratorio.
Se realizaron 4 tratamientos en semillas de soja en formación (estado R5 – R6): i) control,
sin daño, ii) semillas dañadas mecánicamente (DM) con una aguja, iii) semillas atacadas por
chinche (P. guildinii W.) y, iv) semillas a las que se les aplicó jasmonato de metilo (50 µM de
JAMe en agua destilada, aplicado sobre la vaina). A las 72 h luego de realizados los
tratamientos, las vainas junto con semillas fueron cosechadas y congeladas en nitrógeno
líquido. Posteriormente, se separaron las semillas de la vaina y los compuestos fueron
analizados solo en semillas.
Para la extracción, identificación y análisis de los isoflavonoides, se utilizó ciclo hexano y
metanol, luego la fracción con isoflavonoides se concentró y, por último, se analizó mediante
CLAR (Cromatografía Líquida de Alta Resolución). La fase móvil consistió en un gradiente de
acetonitrilo-agua, acidulados con 0,1% de ácido acético (pH 4). La detección se realizó a una
longitud de onda de 280 nm y la concentración de cada compuesto de interés fue calculada
por correlación con las absorbancias correspondientes a patrones comerciales de daidzina,
genistina, daidzeína, y genisteína (patrones Sigma - Aldrich).
Resultados
Las semillas correspondientes a los tratamientos de DM, ataque de chinche y JAMe,
tuvieron menor contenido de daidzina y genistina que las semillas control (P< 0.05; Figs 1 y
2). Mientras que en las semillas control del cv Williams los niveles de daidzina fueron 40,3
µg/g y genistina 86 µg/g, las semillas atacadas por chinche tuvieron 17,8 µg/g y 35,7 µg/g de
daidzina y genistina, respectivamente (P< 0.05; Figuras 1 y 2). Los contenidos de daidzina y
genistina de las semillas del cv mutante BRM, que no expresa los genes lox en semillas,
fueron en promedio de 3 µg/g y de 5 µg/g respectivamente, sin mostrar diferencias
significativas entre tratamientos (P> 0.05; Figuras 1 y 2).
-2Producción Vegetal: Insectos
A diferencia de los glicósidos daidzina y genistina, la concentración de las agliconas
daidzeína y genisteína aumentó 72 h después de realizados los tratamientos en semillas del
cv Williams. En este cultivar, las mayores concentraciones de daidzeína se observaron en los
tratamientos de ataque de chinche (119 µg/g) y con aplicación de JAMe (129 µg/g), que
fueron superiores al control (75 µg/g) y al DM (79 µg/g) (P<0,0001; Figura 3). La
concentración de genisteína se indujo significativamente también en el cv Williams en los
tratamientos DM (94 µg/g), Chinche (100 µg/g) y MeAJ (101 µg/g), por encima del control (52
µg/g) (P= 0,003; Figura 4). En las semillas del mutante BRM, los niveles de daidzeína y
genisteína fueron significativamente menores que en las del cv Williams y los tratamientos no
indujeron la síntesis de estas dos agliconas (P> 0.05; Figuras 3 y 4).
-3Producción Vegetal: Insectos
Conclusión
Tanto los niveles constitutivos, como los inducibles de los isoflavonoides daidzeína,
genisteína y sus glicósidos daidzina y genistina en las semillas del mutante BRM fueron
menores que en las semillas del cv Williams. El ataque de Piezodorus guildinii W. y la
aplicación de JAMe no modificaron la síntesis de isoflavonoides en el mutante BRM, sin
embargo estos mismos tratamientos indujeron la síntesis de daidzeína y genisteína y
disminuyeron la de daidzina y genistina en el cv Williams. La incapacidad de las semillas del
mutante BRM de producir cambios en la síntesis de isoflavonoides en comparación con el cv
Williams, que tiene el paso metabólico intacto para la producción de AJ, demuestra que los
isoflavonoides estudiados están regulados por el AJ.
La inducción de daidzeína y genisteína y la disminución de la síntesis de los glicósidos
daidzina y genistina en respuesta al daño por herbivoría y a la aplicación de JAMe, sugiere,
que los glicósidos se podrían estar utilizando como sustrato para la síntesis de las agliconas.
Bibliografía
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