Producción de óxido nítrico en nódulos de soja. Implicación de la desnitrificación
Year: 2011
Type: dissertation
Abstract: En estudios previos, realizados en el Departamento de Microbiologia del Suelo y Sistemas Simbioticos de la Estacion Experimental del Zaidin, se aislaron y caracterizaron los genes napEDABC, nirK, norCBQD y nosRZDFYLX de Bradyrhizobium japonicum, cuyos productos se identificaron como las enzimas nitrato reductasa periplasmica (Nap), nitrito reductasa (NirK), oxido nitrico reductasa (Nor) y oxido nitroso reductasa (Nos), respectivamente. Estas enzimas llevan a cabo, de modo secuencial, la reduccion del nitrato a dinitrogeno molecular, proceso conocido como desnitrificacion. Posteriormente, se demostro, que la hipoxia y el nitrato inducen la formacion de complejos nitrosil-leghemoglobina (LbNO) en nodulos de soja. Tambien se demostro la contribucion de la reduccion anaerobica del nitrato por los bacteroides de Bradyrhizobium japonicum en la generacion de dichos complejos. El nitrito y el oxido nitrico, intermediarios del proceso de desnitrificacion, podrian, por tanto, contribuir a la formacion de los complejos LbNO. Sin embargo, al inicio de este trabajo se desconocian las posibles fuentes de NO en nodulos de soja.
El NO puede inhibir la acitividad de la enzima nitrogenasa. Tambien se ha sugerido que el NO puede afectar a la actividad nitrogenasa de un forma indirecta, uniedose a la Lb e interfiriendo en su funcion como transportadora de oxigeno. Sin embargo, al inicio de este trabajo, no se conocia el papel fisiologico de la produccion de NO en nodulos de leguminosas. Como se ha comentado anteriormente, en nuestro grupo de investigacion, se demostro que la hipoxia induce la formacion de LbNO en nodulos de soja. Con el objeto conocer la implicacion fisiologica de la produccion de NO en nodulos, se hacia necesario cultivar las plantas en condiciones fisiologicas que provocaran hipoxia en las raices, como es el caso del encharcamiento.
La desnitrificacion en bacteroides, ademas de ser una fuente de NO en nodulos, puede ser un mecanismo de destoxificacion. Por ello, al inicio de este trabajo, se considero interesante identificar otros posibles sistemas de destoxificacion de NO en nodulos de soja.
Durante el desarrollo de esta Tesis Doctoral se ha demostrado que:
1. El encharcamiento induce la formacion de NO y de complejos nitrosil- leghemoglobina (LbNO) en nodulos de soja. Tanto el nitrito, producido por la enzima nitrato reductasa periplasmica (Nap), como el NO, producido por la enzima nitrito reductasa (NirK) de Bradyrhizobium japonicum, son los principales responsables de la formacion de complejos LbNO en nodulos de soja en respuesta a condiciones de encharcamiento.
2. El NO producido en los nodulos de soja por la enzima NirK de B. japonicum, en respuesta a encharcamiento, disminuye la expresion de los genes estructurales de la nitrogenasa, nifH y nifD.
3. Ademas de transportar oxigeno a los simbiosomas, se propone una funcion adicional para la Lb como mecanismo de destoxificacion de nitrito y oxido nitrico en nodulos de soja, producidos por la denitrificacion de los bacteroides en respuesta a encharcamiento.
4. Se ha demostrado la implicacion fisiologica del efecto negativo del NO en la expresion de la nitrogenesa, dado que la fijacion de nitrogeno de plantas de soja inoculadas con la mutante nirK de B. japonicum, en la que no se produce NO via desnitrificacion, es mas tolerante al encharcamiento que la de las plantas inoculadas con la mutante norC, que acumula NO en nodulos.
5. El gen nirB de B. japonicum, que codifica una enzimanitrito reductasa asimilatoria, esta implicado en la asimilacion de nitrato en celulas cultivadas en vida libre. Ademas, se propone la posible implicacion de NirB en la destoxificacion de nitrito y NO en nodulos de soja.
Author: Cristina Sánchez Gómez
Language: Spanish
Subfield: Plant Science
Domain: Life Sciences
SDG: Zero hunger
Open Access status: green
OpenAlex ID: W1517600742