Antocianinas como marcadores de estrés en Vallisneria americana por incrementos de P en tres fuentes de N.

Abstract

El fósforo (P) y el Nitrógeno (N) son bioelementos de numerosas moléculas clave, incluidas proteínas, ADN y ARN que son requeridas por los organismos en grandes cantidades para su crecimiento óptimo. Sin embargo, el incremento de N en los ecosistemas ha sido mucho mayor que P y esto ha supuesto que el P se convierta en el gran limitante de la fotosíntesis (Lu et al. 2012) Por ello, la relación N:P resulta fundamental en el metabolismo de las macrófitas sumergidas costeras. Estas macrófitas están bajo amenaza por eutrofía así como por hipereutrofía en los ecosistemas acuáticos (Sánchez et al. 2007). El incremento de N y P ha afectado a la biodiversidad funcional y los procesos biogeoquímicos que benefician la producción primaria en muchas regiones acuáticas; en el continente Americano la especie vulnerada ha sido Vallisneria americana (Benson et al. 2008). La hipótesis del estrés por enriquecimiento de N en macrófitas sumergidas, que prevalece desde el siglo pasado, no explica contundentemente el mecanismo metabólico de toxicidad de este bioelemento; por lo tanto, continúan las investigaciones sobre los procesos de regulación metabólica asociadas a la asimilación de N y P en plantas sumergidas (Cordell et al. 2009). El incremento de P genera más oxígeno e incrementa el estrés oxidativo en vegetales, inducido por un exceso de producción y acumulación de moléculas llamadas ROS que son especies de oxígeno reactivo (Nawkar et al. 2013). El estrés oxidativo es un desorden metabólico actual que se ha relacionado a diferentes tipos de estrés abiótico de gran impacto en el crecimiento de una planta, de tal forma que las reducciones de crecimiento resultantes han sido mayores de 50 % en la mayoría de las especies (Rejeb et al. 2014). En el estrés oxidativo, la generación y desintoxicación de ROS desencadena un desequilibrio debido a la perturbación de la fisiología celular y la biosíntesis de novo de ROS, como parte constitutiva de la señalización de estrés y la respuesta inmunitaria necesaria para la defensa así como la adaptación. Estos mecanismos coexisten debido a los factores primarios de estrés como metales de transición, luz ultravioleta y exceso de nutrientes) que estimulan la generación de ROS (Zhang et al. 2010; Nawkar et al. 2013). Las plantas cuentan con mecanismos para metabolizar, y manejar la homeostasis celular. El estrés oxidativo impacta significativamente el estatus de los nucleótidos ATP, NADH y NADPH (Anjum et al. 2016) y produce metabolitos antioxidantes (Ostrofsky y Zettler 1986). Especialmente los flavonoides, como las antocianinas, las cuales son metabolitos antioxidantes involucrados en la resistencia de la planta contra el estrés ambiental abiótico, como son, luz ultravioleta, temperatura, contaminación del aire, metales pesados, heridas mecánicas y la deficiencia nutricional; estos han sido los factores de estrés más investigados (Nakabayashi y Saito 2015). En esta investigación la finalidad fue analizar en los cultivos de V. americana el efecto del incremento de P en diferentes relaciones estequiométricas C/N/P con enriquecimiento de N y C, sobre su crecimiento y contenido de antocianinas. El estudio de la condición metabólica de V. americana frente al desafío de la eutrofización es necesario para comprender su respuesta de aclimatación, adaptación y defensa (Hering et al. 2006)