Revista Cubana de Ciencias Biológicas, Vol. 4, Núm. 3 (2016)

Aclimatación de Nicotiana tabacum L. (Solanaceae), cv Criollo´98 a la salinidad creciendo en condiciones de hidroponía / Acclimation of Nicotiana tabacum `Criollo´98´ (Solanaceae) to salinity under hydroponic conditions

Patricia Ortega-Rodés, Mayté Pernús, Rosa Rodés, Eduardo Ortega

Resumen


A lo largo de su ciclo de vida, las plantas están expuestas a varios tipos de factores estresantes externos, que impiden el mantenimiento de la homeos-tasis. La salinidad es uno de los principales factores adversos que afectan el crecimiento de las plantas y provoca grandes pérdidas en el rendimiento de muchos cultivos. En el mundo hay grandes extensiones de suelos salinizados de los que gran parte son suelos agrícolas. En Cuba el 20 % de los terrenos de cultivo están en peligro debido a la salinidad; las provincias donde se cultiva Nicotiana tabacum, no están exentas de este problema. Las plantas presen-tan varios tipos de respuestas al estrés como la síntesis de metabolitos y enzi-mas antioxidantes que contribuyen al proceso de aclimatación. Se determinó el efecto del estrés salino sobre procesos de fotosíntesis, respiración, forma-ción de biomasa y la respuesta de sistemas de defensa en plantas de N. taba-cum ´Criollo´98´, excelente para la producción de Habanos. La actividad foto-sintética fue afectada en las primeras horas de enfrentar las plantas a la con-dición de salinidad impuesta en cultivo hidropónico (solución Hoagland su-plementada con 150 mmol L-1 NaCl); sin embargo, se observó una recupera-ción en un corto período de tiempo (7 d). Se detectó mayor concentración de clorofila total y carotenoides en plantas con el tratamiento salino, lo cual se interpreta como una posible aclimatación de la fotosíntesis a la salinidad. La actividad respiratoria fue semejante en plantas con tratamiento y plantas control. Otra respuesta de aclimatación de las plantas fue evidenciado por un mayor valor de la razón biomasa raíz: vástago en las plantas del tratamiento con sal, lo que pudiera contribuir a una mayor absorción de agua por las raí-ces en estas condiciones de estrés. Los estomas de las plantas sometidas a estrés salino reaccionaron cerrándose parcialmente y alcanzaron valores del 30 % al 50 % de las aperturas máximas registradas durante el ciclo diurno de las plantas control; esta disminución en la apertura estomática no influyó en la fijación de CO2 de las platas estresadas. Aunque se observó una aclimata-ción de la fotosíntesis, la superficie foliar y la biomasa de las plantas en medio salino fue drásticamente disminuida; asociado a esto hubo daños en las membranas celulares y cambios en la acti-vidad de enzimas antioxidantes. La actividad catalasa y guaiacol peroxidasa en las hojas fueron 4 y 3 veces mayores (con relación a los controles) a partir de 1 h y 3 h de estar las plantas bajo tratamiento salino, respectivamente. La actividad SOD disminuyó 3 veces con relación al control en la primera hora de aplicar el estrés salino e incrementó hasta valores semejantes al control entre las 3 y 52 horas posteriores.

Palabras clave: Estrés salino, tabaco, fotosíntesis, densidad de estomas, especies reactivas de oxígeno (EROs), Solanaceae

 

ABSTRACT
During their life cycle, plants are exposed to various types of external stressors, preventing the maintenance of homeostasis. Salinity is one of the main adverse factors affecting plant growth and causes great losses in the yield of many crops. In the world there are large areas of saline soils of which are largely agricultural soil. In Cuba 20% of agricultural land are at risk due to salinity; the provinces where Nicotiana tabacum is growing, are not exempt from this problem. The plants have various types of stress responses as synthesis antioxidant metabolites and enzymes which contribute to the process of acclimation The effect of salt stress on processes of photosynthesis, respiration, biomass formation and defense response systems in plants of N. tabacum `Criollo´98´, excellent for the production of Habanos, was determined. The photosynthetic activity was affected in the early hours of face plants to salinity conditions imposed in hydroponics conditions (Hoagland solution supplemented with 150 mmol L-1 NaCl); however recovery was observed in a short period of time (7 d). Higher concentration of total chlorophyll and carotenoids was detected in the leaves of plants with the saline treatment, which is interpreted as a possible photosynthetic acclimation to salinity. Respiratory activity was similar in salt treated and control plants. Another answer acclimation of plants was evidenced by a greater value of root: shoot biomass ratio in salt treated plants, which could contribute to increased water uptake by the roots in these stressful conditions. The stomata of the plants under salt stress reacted partially closing, reaching values of 30 % to 50 % of the maximum apertures rec-orded during the diurnal cycle of control plants; this decrease in stomatal opening did not influence the CO2 fixa-tion of stressed plants. Although it was observed an acclimation of photosynthesis in saline conditions, the leaf area and plant biomass were drastically decreased; this was associated with damage to cell membranes and changes in antioxidant enzyme activity. Catalase and guaiacol peroxidase activity in the leaves were 4 and 3-fold higher (relative to controls) after 1 and 3 h of being plants under saline treatment respectively. SOD activity de-creased 3 fold relative to the control in the first hour of applying salt stress and increased to values similar to con-trol between 3 and 52 hours later.

Keywords: Saline stress, tobacco, photosynthesis, stomata density, reactive oxygen species (ROS), Solanaceae