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Efecto de la relación NO3-/NH4+ y enriquecimiento de CO2 sobre la
actividad antioxidante de plantas de pimiento sometidas a salinidad
M. Carmen Piñero1, Ginés Otálora1, Miguel Marín1, Manuel E. Porras2, Francisco M. del
Amor1
1
Instituto Murciano de Investigación y Desarrollo Agrario y Alimentario (IMIDA), La
Alberca, Murcia, España.
2
Instituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera (IFAPA), Centro La Mojonera,
La Mojonera, Almería, España.
[email protected]
Palabras clave: nitrato, amonio, Capsicum annuum, ascorbato peroxidasa, compuestos
fenólicos, peroxidación lipídica.
Resumen
El estrés salino es uno de los principales factores que limitan el crecimiento y la
productividad de los cultivos. La salinidad provoca un estrés oxidativo el cual
incrementa el contenido de compuestos fenólicos y la actividad ascorbato peroxidasa,
así como genera una mayor peroxidación lipídica. Estudios previos indican que tanto la
adición de NH4+ como la exposición a elevado CO2, pueden aumentar la tolerancia a la
salinidad mediante la disminución del estrés oxidativo, pero no se ha descrito su efecto
de manera conjunta. Por tanto, el objetivo de este experimento fue evaluar el efecto
combinado de la aplicación de diferentes proporciones de NO3-/NH4+ y elevada
concentración de CO2 en plantas de pimiento sometidas a estrés salino. Las
proporciones de NO3-/NH4+ utilizadas fueron 100/0 y 90/10 y la concentración de sal 60
mM NaCl. Este experimento se realizó tanto a 400 y 800 µmol mol-1 CO2. Los
resultados obtenidos nos permiten afirmar que con la aplicación combinada de la
proporción 90/10 (NO3-/NH4+) y 800 µmol mol-1 CO2, se consigue una disminución
significativa de los daños en la membrana lipídica causados por la sal, con una menor
formación de compuestos fenólicos y menor actividad de la ascorbato peroxidasa, con
respecto a plantas salinizadas con una nutrición sin NH4+.
INTRODUCCIÓN
La salinidad es un importante factor medioambiental que limita el crecimiento de las
plantas y la productividad de los cultivos (Tuna et al., 2008). Debido al uso de aguas de mala
calidad y al cambio climático, se están incrementando las zonas cultivables que presentan
problemas de salinidad. Además, el continuo aumento de la población mundial, obliga la
expansión de los cultivos a tierras salinas no utilizadas anteriormente, para mantener el
suministro mundial de alimentos (Purty et al., 2008). Uno de los principales problemas que
causa el estrés salino sobre las plantas se debe a un efecto osmótico por la acumulación de
sales en la zona radicular (Munns, 2002). A su vez, esto provoca un desequilibrio nutricional
en la planta, debido a la acumulación de Cl- y Na+, y al decrecimiento de la concentración
foliar de N (Pessarakli, 1991).
El desequilibrio nutricional induce un estrés oxidativo en las plantas por la
generación de las llamadas especies reactivas del oxígeno (ROS), las cuales provocan daños
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en las células como es peroxidación lipídica (del Amor et al., 2008). La acumulación de
ROS inducida por estrés es contrarrestada por los sistemas antioxidantes enzimáticos como
son la ascorbato peroxidasa y los compuestos fenólicos entre otros.
El rendimiento de los cultivos de pimiento (Capsicum annuum L.) y su calidad en
algunas regiones mediterráneas se está viendo afectado por la salinidad. En estudios
anteriores de otros investigadores, se ha comprobado que la aplicación de NO3-/NH4+ en
proporciones adecuadas pueden aliviar el desequilibrio nutricional provocado por la
salinidad, así como el enriquecimiento del CO2 contrarresta la limitación del crecimiento.
Por todo ello, el objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de la aplicación combinada de
NO3-/NH4+ y enriquecimiento de CO2 sobre el estrés oxidativo provocado por un estrés
salino en plantas de pimiento.
MATERIAL Y MÉTODOS
Para la realización del estudio se utilizaron semillas de pimiento (Capsicum annuum
L.), cv. Melchor (Zeta Seed S.A.) tipo Lamuyo. Las semillas fueron germinadas usando una
mezcla de turba y perlita (3:1), y una solución nutritiva de 0.5 mM CaSO4. Después de 26
días, se seleccionaron plántulas con tamaño similar y fueron trasplantadas a macetas negras
de 5 l con fibra de coco (Pelemix, Alhama de Murcia, España), las cuales fueron lavadas
aplicando 2 l de agua del grifo. La solución nutritiva usada en el experimento fue aplicada
mediante goteros autocompensantes (2 h l-1), teniendo siempre un mínimo de 35 % de
drenaje.
Para evaluar la tolerancia de las plantas a la salinidad en función de la fuente de N
aplicada y la concentración atmosférica de CO2, los experimentos fueron llevados a cabo en
cámara climática diseñada por del Amor et al., 2010, con condiciones ambientales
totalmente controladas: humedad relativa del 50 %, 16/8 h día/noche de fotoperiodo 26/18
ºC, y una radiación fotosintéticamente activa (PAR) de 250 mol m-2 s-1 proporcionada por
una combinación de lámparas fluorescentes (TL-D Master réflex 830 y 840, Koninklijke
Philips Electronics N.V., de Holanda) y lámparas de alta presión (Son-T Agro, Philips).
Los tratamientos aplicados consistieron en dos soluciones con diferentes
proporciones de NO3-/NH4+ (100/0 y 90/10) y estas mismas soluciones añadiendo sal
(60 mM NaCl). Estos tratamientos fueron aplicados en dos experimentos con diferentes
concentraciones de CO2, uno a concentración de CO2 ambiental (400 µmol mol-1 CO2) y otro
a elevada (800 µmol mol-1 CO2), y diez plantas por tratamiento fueron usadas. Ambos
experimentos finalizaron a los cuarenta y tres días después del trasplante (ddt).
La actividad antioxidante fue estudiada mediante la determinación del contenido de
compuestos fenólicos totales, la peroxidación lipídica y la actividad de la ascorbato
peroxidasa (APOX), que fueron medidos de acuerdo a la metodología descrita por CuadraCrespo y del Amor (2010).
Los datos fueron analizados estadísticamente mediante el software SPSS 13.0 por
ANOVA y la prueba de rangos múltiples de Duncan (P  0.05), utilizando los tratamientos
como parámetros estadísticos, para determinar diferencias significativas entre medias.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Bajo condiciones de crecimiento normales, las ROS pueden ser eficientemente
eliminadas por los sistemas antioxidantes de las plantas (Singh et al., 2010). Sin embargo,
cuando las plantas son sometidas a condiciones de estrés como es la salinidad, la capacidad
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de los sistemas antioxidantes puede verse excedida, produciéndose daños oxidativos como la
peroxidación lipídica, que es considerada como el proceso más perjudicial que se produce en
todos los organismos vivos (Garg and Manchanda, 2009). Las especies vegetales tolerantes
al estrés suelen incrementar su contenido en antioxidantes en respuesta al estrés, mientras
que especies sensibles no lo consiguen hacer de una manera eficiente. En este estudio,
investigamos el mecanismo de tolerancia del pimiento por medio de sistemas de defensa de
antioxidantes y el nivel de peroxidación de la membrana lipídica. Nuestros resultados
indican que en plantas sometidas a salinidad, el contenido en compuestos fenólicos fue
reducido solo en aquellas plantas regadas con NH4+ (42.85 % y 70.96 %, a concentración de
CO2 ambiental y elevada, respectivamente) (Fig. 1A). Sin embargo, la APOX se incrementó
por la salinidad, y en este caso el incremento fue mayor en plantas regadas con NO3- como
única fuente de N a ambas concentraciones de CO2 (de 0.1115 µmol g-1 FW a 0.7558 µmol
g-1 FW bajo CO2 ambiental y de 0.1519 µmol g-1 FW a 0.6748 µmol g-1 FW bajo CO2
elevado) (Fig. 1B). La aplicación de CO2 por el contrario, provoca una reducción de la
APOX en las plantas sometidas a estrés (12 % y 22 % en las plantas tratadas con 100/0 y
90/10, respectivamente) (Fig. 1B), lo cual fue también observado en plantas de soja por
Pritchard et al. (2000). Predeciblemente, la salinidad causó daño oxidativo, como pudimos
observar por el incremento en la peroxidación lipídica, pero es de destacar, este daño
oxidativo desapareció a elevado CO2 (Fig. 2). Polle et al., (1997) también observaron una
tendencia a la reducción del contenido de malondialdehído, que es otro indicador de la
peroxidación lipídica, en hojas de hayas que crecieron a elevado CO2 comparadas con las
que crecieron a concentración ambiental de CO2.
En resumen, basándonos en estos resultados, podemos concluir que el mejor régimen
de fertilización y la mejor concentración de CO2 para mejorar la tolerancia a la salinidad del
pimiento fue la proporción 90/10 y elevada concentración de CO2. Bajo estas condiciones las
plantas no presentaron daños en la membrana lipídica a pesar de incrementar en menor
medida la actividad de la ascorbato peroxidasa o incluso reducir el contenido de compuestos
fenólicos. Por tanto, la ausencia de daño en la membrana lipídica podría deberse a que en
plantas regadas con NO3-/NH4+ se produce un menor incremento de las ROS que en las
plantas regadas únicamente con NO3-, a pesar de estar sometidas ambas a estrés salino.
Agradecimientos
Esta investigación ha sido financiada por el INIA (Proyecto: RTA2011-00026-C0201). M.C. Piñero y Manuel E. Porras recibieron el apoyo de una beca predoctoral INIA.
Referencias
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del Amor, F.M., Cuadra-Crespo, P., Walker, D.J., Camara, J.M. and Madrid, R. 2010. Effect
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Pessarakli, M. 1991. Dry-matter yield, N-15 absorption, and water-uptake by green bean
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Polle, A., Eiblmeier, M., Sheppard, L. and Murray, M. 1997. Responses of antioxidative
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Pritchard, S.G., Ju, Z., van Santen, E., Qiu, J., Weaver, D.B., Prior, S.A. and Rogers, H.H.
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1.000
0.008
[Acid Galic] (mg ml-1)
0.006
de
de
B
d
0.800
c
c
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cd
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0.200
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100/0 + NaCl
100/0
90/10
90/10 + NaCl
100/0 + NaCl
100/0
90/10
90/10 + NaCl
Fig. 1. Efecto de la salinidad, dos formas de nitrógeno y elevada concentración de CO2 en
plantas de pimiento: A) compuestos fenólicos totales y B) actividad de la ascorbato
peroxidasa. Los datos son medias ±SE de diez plantas. Las letras indican diferencias
significativas a p  0.05 entre tratamientos.
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APOX (µmol g-1 FW)
400 µmol mol-1CO2
800 µmol mol-1CO2
A
0.006
TBARS (µmol g-1 FW)
0.005
400 µmol mol-1CO2
800 µmol mol-1CO2
c
bc
0.004
ab
ab
ab
ab
a
a
0.003
0.002
0.001
0.000
100/0 + NaCl
100/0
90/10
90/10 +NaCl
Fig. 2. Efecto de la salinidad, dos formas de nitrógeno y elevada concentración de CO2 en
plantas de pimiento: peroxidación lipídica a concentración ambiental y elevada de CO2.
Los datos son medias ±SE de diez plantas. Las letras indican diferencias significativas a
p  0.05 entre tratamientos.
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