Efecto de las altas temperaturas en la actividad fotosintética, y procesos relacionados con ésta, en plantas de tomate (Lycopersicon esculentum Mill.)

Abstract

Plantas de tomate (Lycopersicon esculentum. Mill) crecieron en condiciones controladas de temperatura, intensidad luminosa y humedad relativa. Cuando las plantas presentaron treinta días de edad se expusieron a distintos tratamientos de alta temperatura; para evaluar la funcionalidad del aparato fotosintético. Se observó que la tasa de asimilación de CO2 se modificó de forma diferenciada en los genotipos estudiados, y ésta no estuvo relacionada, en todos los casos, con limitaciones estomáticas. Los resultados permitieron establecer que ante el incremento de la temperatura el genotipo termo-sensible (valorado a partir de la funcionalidad del aparato fotosintético) respondió con un incremento en la conductancia estomática, mientras que los que mostraron una moderada y eficiente termo-tolerancia respondieron con un cierre estomático. Por otra parte, se demostró que la capacidad de carboxilación de la Rubisco, dependiente de las propiedades cinéticas de la enzima y del transporte de electrones, se redujo en aquellos tratamientos que provocaron una reducción en la fotosíntesis neta. Del mismo modo, el análisis de fluorescencia de clorofila constituyó un indicador sensible de las afectaciones en la cadena transportadora de electrones. No se encontró una relación entre termo-tolerancia y capacidad antioxidante; sin embargo se comprobó que no todos los sistemas antioxidantes enzimáticos presentan similar susceptibilidad al incremento de la temperatura. La actividad de la enzima Superoxido Dismutasa demostró ser extremadamente sensible al incremento de la temperatura, aunque las modificaciones detectadas en las isoformas de la Fe-SOD parecen relacionarse con la protección de los cloroplastos, en ambos genotipos. Por el contrario, la actividad de la Ascorbato Peroxidasa y la Catalasa mostraron una mayor estabilidad ante el incremento de la temperatura. De forma general, se demostró que la forma de aplicar el estrés modula la respuesta del aparato fotosintético, independientemente de la tolerancia del genotipo. Se propone un modelo biológico para el estudio de la tolerancia al calor en el cultivo del tomate (Lycopersiconesculentum. Mill). Tomato plants (Lycopersicon esculentum, Mill) grew under controlled conditions of temperature, light intensity and relative humidity. When the plants were thirty days old they were exposed to different high temperature treatments; to evaluate the functionality of the photosynthetic apparatus. It was observed that the rate of assimilation of CO2 was modified in a differentiated way in the genotypes studied, and this was not related, in all cases, with stomatal limitations. The results allowed to establish that before the increase in temperature the thermo-sensitive genotype (valued from the functionality of the photosynthetic apparatus) responded with an increase in stomatal conductance, while those that showed a moderate and efficient thermo-tolerance responded with a stomatal closure. On the other hand, it was demonstrated that the carboxylation capacity of Rubisco, dependent on the kinetic properties of the enzyme and the transport of electrons, was reduced in those treatments that caused a reduction in net photosynthesis. In the same way, the fluorescence analysis of chlorophyll was a sensitive indicator of the affectations in the electron transport chain. No relationship was found between thermo-tolerance and antioxidant capacity; however, it was found that not all enzymatic antioxidant systems have a similar susceptibility to the increase in temperature. The activity of the enzyme Superoxide Dismutase proved to be extremely sensitive to the increase in temperature, although the modifications detected in the isoforms of Fe-SOD seem to be related to the protection of chloroplasts in both genotypes. On the contrary, the activity of Ascorbate Peroxidase and Catalase showed greater stability in the face of the increase in temperature. In general, it was shown that the way to apply stress modulates the response of the photosynthetic apparatus, independently of the tolerance of the genotype. A biological model for the study of heat tolerance in tomato cultivation (Lycopersiconesculentum, Mill) is proposed. (traducción automática)