La melatonina podría promover la deposición de lignina en las heridas de los tubérculos de patata

La melatonina en tubérculos de patata podría promover la deposición de polifenoles de suberina y lignina en las heridas. Esto sería consecuencia de la inducción de la producción de óxido nítrico y especies reactivas de oxígeno y la activación el metabolismo de los fenilpropanoides   La melatonina (MT), una fitohormona, puede mejorar la resistencia de las plantas contra el estrés biótico y abiótico. Sin embargo, no se han realizado estudios sobre si la MT influye en la deposición de polifenoles de suberina (SPP) y lignina al mediar en el óxido nítrico (NO) y las especies reactivas de oxígeno (ROS). En este trabajo se trataron tubérculos con heridas con 50 μmol/L de MT y 25 μmol/L de Nω-nitro-L-arginina (L-NNA), un inhibidor específico de la óxido nítrico sintasa. Descubrimos que MT regulaba al alza los niveles de expresión de StNR (nitrato reductasa) y StNOS (óxido nítrico sintasa). También, aumentaba el contenido de NO endógeno. Además, la MT aumentó la expresión de StNOX (NADPH oxidasa) y facilitó la producción de O2.- y H2O2. También, incrementó la expresión relativa y mejoró las actividades de la principal enzima y los productos de la ruta de los fenilpropanoides. Además, aumentó la actividad de la peroxidasa (POD). MT también elevó la cantidad acumulada de polifenoles de suberina (SPP) y lignina en los tejidos de la herida. Esto resultó en una menor pérdida de peso e índice de enfermedad en papas heridas (cv. Atlantic) durante la cicatrización. Por el contrario, el tratamiento con L-NNA suprimió la influencia de MT en la generación de NO y ROS endógenos, la actividad del metabolismo de fenilpropanoide y POD, y la acumulación de SPP y lignina en las heridas. En conjunto, la MT podría promover la deposición de SPP y lignina en las heridas de los tubérculos de patata al inducir la producción de NO y ROS y activar el metabolismo de los fenilpropanoides. Sin embargo, L-NNA podría eliminar el efecto positivo de MT. El texto anterior es el resumen del artículo.  

Introducción

La cicatrización de heridas en patatas puede prevenir la infección por patógenos y reducir la pérdida de peso. Esto se debe a una inhibición de la transpiración y de la tasa de respiración (Barros et al., 2015, Lulai, 2007). Por lo tanto, se necesitan tratamientos que aceleren la cicatrización natural de las heridas. Se ha demostrado en estudios previos que varios elicitores químicos podrían facilitar la curación de estos tubérculos. El benzotiadiazol y el ácido β-aminobutírico aceleraron la cicatrización al activar el metabolismo de los fenilpropanoides (Jiang et al., 2019, Zhu et al., 2021b). Los brasinoesteroides promovieron la cicatrización de heridas al inducir especies reactivas de oxígeno (ROS) y el metabolismo de los fenilpropanoides (Han et al., 2022). La melatonina (MT) es un compuesto de indoleamina de molécula pequeña que frecuente en animales y plantas (Back et al., 2016, Kanwar et al., 2018). La MT no solo está involucrada en el proceso de crecimiento de las plantas, sino que también induce resistencia frente a estreses bióticos. La MT podría inducir la resistencia del tabaco frente a Phytophthora nicotianae, del algodón frente a Verticillium dahlia y del lichi frente a Phytophthora litchi. En estudios posteriores se indicó que la MT también aliviaba las enfermedades de las plantas al activar la generación de fitohormonas, incluido el ácido salicílico (SA), las giberelinas (GA), la auxina (IAA) y el ácido abscísico (ABA) (Zeng et al., 2022). MT reguló a la baja la expresión de GSNOR (S-nitrosoglutatión reductasa) y promovió la síntesis de óxido nítrico (NO) en plántulas de tomate (Zhang et al., 2022). La MT activó el metabolismo de los fenilpropanoides al promover los niveles de H2O2, lo que incrementó el contenido de fenoles totales, flavonoides y lignina, e indujo resistencia a B. cinerea en frutos de tomate cherry (Li et al., 2019). MT promovió la acumulación de H2O2 en plantas de manzana infectadas con Diplocarpon mali y aumentó las actividades de las enzimas relacionadas con la defensa (Yin et al., 2013). MT promovió la acumulación de H2O2 al aumentar la actividad de superóxido dismutasa y disminuir la actividad de catalasa y ascorbato peroxidasa, mejorando aún más la resistencia de las fresas contra las infecciones fúngicas (Aghdam y Fard, 2017). La aplicación exógena de MT reguló positivamente la expresión de OsWRKY45 y OsPR1b para mejorar la resistencia del arroz contra las rayas de las hojas (Lu et al., 2019). MT también aumentó la acumulación total de fenoles y lignina en las ciruelas al activar el metabolismo de los fenilpropanoides (Yan et al., 2022). Como inhibidor específico de la óxido nítrico sintasa (NOS), la nꞷ-nitro-L-arginina (L-NNA) atenúa la influencia del NO al inhibir su síntesis. SA mejoró la resistencia de las plantas de tomate contra el marchitamiento por Fusarium al promover la acumulación de NO y regular al alza la expresión de genes de defensa. Por el contrario, L-NNA inhibió la síntesis de NO y atenuó la resistencia inducida por SA de las plantas de tomate (Chakraborty, 2021). L-NNA también elevó la resistencia a enfermedades en tomates contra el moho gris al disminuir la actividad de NOS y el nivel de NO y suprimir la expresión relativa de los genes de señalización SA y JA (Shu et al., 2021). Aunque MT podría inducir resistencia contra enfermedades al mediar NO y ROS en los cultivos, aún se desconoce si afecta la suberina polifenólica (SPP) y la deposición de lignina en las heridas de los tubérculos de papa al mediar NO y ROS. En el estudio actual, tratamos tubérculos de patata con heridas con tratamientos de 50 μmol/L MT y 50 μmol/L TM+ 25 μmol/L L-NNA para

1. Determinar la producción de NO y ROS,
2. Evaluar la expresión relativa de genes y actividades de fenilalanina amonio-liasa (PAL), 4-coenzima A ligasa (4CL) y cinamil alcohol deshidrogenasa (CAD),
3. Determinar la actividad de la peroxidasa (POD),
4. Visualizar la autofluorescencia de SPP y lignina en los tejidos de la herida,
5. Evaluar la pérdida de peso y el índice de enfermedad durante el período de curado.

Fuentes Melatonin facilitates the deposition of suberin polyphenolic and lignin at wounds of potato tubers by mediating nitric oxide and reactive oxygen species Qihui Wang, Ye Han, Ruirui Yang, Xuejiao Zhang, Yatong Zhu, William Oyom, Yongcai Li, Dov Prusky & Yang Bi Postharvest Biology and Technology, Volume 198, April 2023, 112270 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925521423000315 Imagen, Cornell Vegetables, Detection of Potato Tuber Diseases and Defects https://www.vegetables.cornell.edu/pest-management/disease-factsheets/detection-of-potato-tuber-diseases-defects/