Estudios fisiológicos y genéticos de la interacción aba/sa en respuesta a estrés hídrico en Panicum virgatum L.

Abstract

Panicum virgatum (pasto varilla, switchgrass) es una especie perenne de clima subtropical, originaria de las praderas de Estados Unidos que fue introducida en la Región Pampeana Semiárida por investigadores de la UNLPam y del INTA y se encuentra actualmente bajo estudio. El valor agronómico de P. virgatum tiene su fundamento en el alto nivel de productividad en parcelas de experimentación comparada con otras especies evaluadas localmente que, asociado a la naturaleza perenne del cultivo, reduce la intensidad de manejo. El denso canopeo y extenso sistema radical de alta eficiencia en la utilización de nutrientes y agua del suelo la convierte en una especie adaptada a climas semiáridos. Estas características posicionan a P. virgatum como cultivo de bajo impacto ambiental en zonas marginales incapaces de soportar el laboreo anual. Estudios previos realizados en nuestro laboratorio han profundizado en la respuesta a estrés hídrico a nivel hormonal y genético en P. virgatum, e indican que las hormonas de estrés Acido Abscisico –ABA y Ácido Salicílico –SA, están participando y sugieren que el rol de ambas hormonas podría ser antagónico. Este trabajo profundiza en el estudio de la interacción ABA/SA mediante el análisis de la transcripción de genes de respuesta estrés cuya expresión es dependiente de ABA y SA, y actúan como indicadores de activación de la respuesta desencadenada por estas hormonas. Plantas jóvenes (55 días desde la siembra) de ambos cultivares se sometieron a estrés hídrico (60% de Contenido Relativo de Agua CRA) y rehidratación. Se realizó un pre tratamiento con ABA exógeno 100 μM mediante riego previo al inicio del tratamiento de estrés. El ensayo se realizó en macetas con sustrato suelo (1/3 suelo, 2/3 arena) y se condujo en cámara de crecimiento programada con 16 h de luz (300 μE. m².s^-1) a 29°C, y 8 hs de oscuridad a 20°C. En plantas de 55 días (estado V5) se proporcionó estrés hídrico mediante suspensión del riego. Se evaluó la recuperación de las plantas a las 24 hs posteriores a la rehidratación, para ello las macetas se regaron a capacidad de campo con agua destilada. El material vegetal se colecto en nitrógeno liquido, se procedió a la extracción con ARN total y se sintetizo ADN complementario (ADNc) de las muestras. Sobre este material se analizó la expresión de genes de respuesta a estrés hídrico (DREB2a), dependientes de ABA (RAB 18, RD22), y dependientes de SA (PR2 y PR5). Los productos de amplificación se sometieron a electroforesis horizontal en gel de agarosa (1%) y las imágenes se analizaron con el software J Image. Los resultados se analizaron mediante ANOVA y test LSD (n=3). RAB18 se comportó como un buen indicador de estrés hídrico dependiente de ABA, lo que valida su rol de gen reportero de estrés en Panicum virgatum en las condiciones del ensayo. Por el contrario, RD22 no mostro correspondencia con las situaciones de estrés hídrico, y demostró no ser apropiado como indicador de estrés hídrico, a pesar de ser ampliamente usado en otras especies. Por su parte, DREB2a no manifestó un comportamiento consistente, por lo cual requiere de un análisis más profundo en futuros ensayos. En cuanto a PR2 (dependiente de SA), su expresión incremento significativamente frente a estrés en plantas del cv. Kanlow, pero no en aquellas del cv. Greenville. Sin embargo, el pretratamiento con ABA exógeno en el cv. Kanlow inhibió su expresión bajo estrés hídrico. El gen PR5, por su parte, incremento su expresión en ambos cultivares durante el estrés, sin embargo cuando las plantas fueron pretratadas con ABA exógeno, no se detectó la presencia de transcriptos. Asi, PR2 y PR5 en conjunto reprimen su expresión en plantas pre tratadas con ABA, sugiriendo que la vía de respuesta activada por SA, reportada por la expresión de los genes PR, estaría silenciada ante la presencia de altos niveles de ABA. Estos resultados son novedosos en cuanto no se ha investigado a la fecha la participación de SA en respuestas a estrés hídrico en Panicum virgatum. Finalmente, el presente trabajo aporta nuevos conocimientos sobre la tolerancia a estres en P. virgatum, cultivo energético con importantes perspectivas para regiones semiáridas.