Reguladores del crecimiento vegetal (PGR)son una forma rentable de mejorar las defensas de las plantas en condiciones de estrés. Este estudio investigó la capacidad de dosPGR, tiourea (TU) y arginina (Arg), para aliviar el estrés salino en trigo. Los resultados mostraron que TU y Arg, especialmente cuando se usan juntos, podrían regular el crecimiento de las plantas bajo estrés salino. Sus tratamientos aumentaron significativamente las actividades de las enzimas antioxidantes mientras que disminuyeron los niveles de especies reactivas de oxígeno (ROS), malondialdehído (MDA) y fuga relativa de electrolitos (REL) en plántulas de trigo. Además, estos tratamientos disminuyeron significativamente las concentraciones de Na+ y Ca2+ y la relación Na+/K+, mientras que aumentaron significativamente la concentración de K+, manteniendo así el equilibrio iónico-osmótico. Más importante aún, TU y Arg aumentaron significativamente el contenido de clorofila, la tasa fotosintética neta y la tasa de intercambio de gases de las plántulas de trigo bajo estrés salino. TU y Arg usados solos o en combinación podrían aumentar la acumulación de materia seca en un 9,03–47,45%, y el aumento fue mayor cuando se usaron juntos. En conclusión, este estudio destaca que mantener la homeostasis redox y el equilibrio iónico es importante para mejorar la tolerancia de las plantas al estrés salino. Además, se recomendaron TU y Arg como potencialesreguladores del crecimiento de las plantas,especialmente cuando se utilizan juntos, para mejorar el rendimiento del trigo.
Los rápidos cambios en el clima y las prácticas agrícolas están incrementando la degradación de los ecosistemas agrícolas1. Una de las consecuencias más graves es la salinización de la tierra, que amenaza la seguridad alimentaria mundial2. La salinización afecta actualmente a alrededor del 20% de la tierra cultivable en todo el mundo, y esta cifra podría aumentar al 50% para 20503. El estrés salino-alcalino puede causar estrés osmótico en las raíces de los cultivos, lo que altera el equilibrio iónico en la planta4. Estas condiciones adversas también pueden conducir a una degradación acelerada de la clorofila, una disminución de las tasas de fotosíntesis y alteraciones metabólicas, lo que finalmente resulta en una reducción del rendimiento de las plantas5,6. Además, un efecto grave común es el aumento de la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS), que pueden causar daño oxidativo a diversas biomoléculas, incluyendo ADN, proteínas y lípidos7.
El trigo (Triticum aestivum) es uno de los cereales más importantes del mundo. No solo es el cereal más cultivado, sino también un importante cultivo comercial8. Sin embargo, el trigo es sensible a la sal, lo que puede inhibir su crecimiento, alterar sus procesos fisiológicos y bioquímicos y reducir significativamente su rendimiento. Las principales estrategias para mitigar los efectos del estrés salino incluyen la modificación genética y el uso de reguladores del crecimiento vegetal. Los organismos genéticamente modificados (OGM) consisten en el uso de la edición genética y otras técnicas para desarrollar variedades de trigo tolerantes a la sal9,10. Por otro lado, los reguladores del crecimiento vegetal mejoran la tolerancia a la sal en el trigo al regular las actividades fisiológicas y los niveles de sustancias relacionadas con la sal, mitigando así el daño causado por el estrés11. Estos reguladores son generalmente más aceptados y utilizados que los enfoques transgénicos. Pueden mejorar la tolerancia de las plantas a diversos estreses abióticos, como la salinidad, la sequía y los metales pesados, y promover la germinación de las semillas, la absorción de nutrientes y el crecimiento reproductivo, aumentando así el rendimiento y la calidad de los cultivos. Los reguladores del crecimiento vegetal son fundamentales para asegurar el crecimiento de los cultivos y mantener el rendimiento y la calidad gracias a su respeto al medio ambiente, facilidad de uso, rentabilidad y practicidad. Sin embargo, dado que estos moduladores tienen mecanismos de acción similares, el uso de uno solo podría no ser eficaz. Encontrar una combinación de reguladores del crecimiento que mejore la tolerancia a la sal en el trigo es crucial para el mejoramiento del trigo en condiciones adversas, aumentando el rendimiento y garantizando la seguridad alimentaria.
No existen estudios que investiguen el uso combinado de TU y Arg. No está claro si esta innovadora combinación puede promover sinérgicamente el crecimiento del trigo bajo estrés salino. Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue determinar si estos dos reguladores del crecimiento pueden aliviar sinérgicamente los efectos adversos del estrés salino en el trigo. Para ello, realizamos un experimento hidropónico a corto plazo con plántulas de trigo para investigar los beneficios de la aplicación combinada de TU y Arg al trigo bajo estrés salino, centrándonos en el equilibrio redox e iónico de las plantas. Planteamos la hipótesis de que la combinación de TU y Arg podría actuar sinérgicamente para reducir el daño oxidativo inducido por el estrés salino y controlar el desequilibrio iónico, mejorando así la tolerancia a la sal en el trigo.
El contenido de MDA de las muestras se determinó mediante el método del ácido tiobarbitúrico. Se pesaron con precisión 0,1 g de polvo de muestra fresco, se extrajo con 1 ml de ácido tricloroacético al 10 % durante 10 min, se centrifugó a 10 000 g durante 20 min y se recolectó el sobrenadante. El extracto se mezcló con un volumen igual de ácido tiobarbitúrico al 0,75 % y se incubó a 100 °C durante 15 min. Tras la incubación, se recolectó el sobrenadante mediante centrifugación y se midieron los valores de DO a 450 nm, 532 nm y 600 nm. La concentración de MDA se calculó de la siguiente manera:
Al igual que con el tratamiento de 3 días, la aplicación de Arg y Tu también incrementó significativamente la actividad enzimática antioxidante de las plántulas de trigo en el tratamiento de 6 días. La combinación de TU y Arg siguió siendo la más eficaz. Sin embargo, a los 6 días del tratamiento, la actividad de las cuatro enzimas antioxidantes, en diferentes condiciones de tratamiento, mostró una tendencia decreciente en comparación con los 3 días posteriores al tratamiento (Figura 6).
La fotosíntesis es la base de la acumulación de materia seca en las plantas y ocurre en los cloroplastos, que son extremadamente sensibles a la sal. El estrés salino puede conducir a la oxidación de la membrana plasmática, la interrupción del equilibrio osmótico celular, el daño a la ultraestructura del cloroplasto36, causar la degradación de la clorofila, disminuir la actividad de las enzimas del ciclo de Calvin (incluyendo la Rubisco) y reducir la transferencia de electrones de PS II a PS I37. Además, el estrés salino puede inducir el cierre estomático, reduciendo así la concentración de CO2 en las hojas e inhibiendo la fotosíntesis38. Nuestros resultados confirmaron hallazgos previos de que el estrés salino reduce la conductancia estomática en el trigo, resultando en una disminución de la tasa de transpiración foliar y la concentración intracelular de CO2, lo que finalmente conduce a una disminución de la capacidad fotosintética y una disminución de la biomasa del trigo (Figs. 1 y 3). Cabe destacar que la aplicación de TU y Arg podría mejorar la eficiencia fotosintética de las plantas de trigo bajo estrés salino. La mejora en la eficiencia fotosintética fue particularmente significativa cuando se aplicaron TU y Arg simultáneamente (Fig. 3). Esto podría deberse a que la TU y la Arg regulan la apertura y el cierre estomático, mejorando así la eficiencia fotosintética, lo cual está respaldado por estudios previos. Por ejemplo, Bencarti et al. observaron que, bajo estrés salino, la TU aumentó significativamente la conductancia estomática, la tasa de asimilación de CO₂ y la eficiencia cuántica máxima de la fotoquímica del PSII en Atriplex portulacoides L.39. Si bien no existen estudios directos que demuestren que la Arg pueda regular la apertura y el cierre estomático en plantas expuestas a estrés salino, Silveira et al. indicaron que la Arg puede promover el intercambio gaseoso en las hojas en condiciones de sequía22.
En resumen, este estudio destaca que, a pesar de sus diferentes mecanismos de acción y propiedades fisicoquímicas, la TU y la Arg pueden proporcionar una resistencia comparable al estrés por NaCl en plántulas de trigo, especialmente cuando se aplican conjuntamente. La aplicación de TU y Arg puede activar el sistema de defensa enzimático antioxidante de las plántulas de trigo, reducir el contenido de ROS y mantener la estabilidad de los lípidos de la membrana, manteniendo así la fotosíntesis y el equilibrio Na+/K+ en las plántulas. Sin embargo, este estudio también presenta limitaciones; si bien se confirmó el efecto sinérgico de la TU y la Arg y se explicó en cierta medida su mecanismo fisiológico, el mecanismo molecular, más complejo, aún no está claro. Por lo tanto, es necesario un mayor estudio del mecanismo sinérgico de la TU y la Arg mediante métodos transcriptómicos, metabolómicos y otros.
Los conjuntos de datos utilizados y/o analizados durante el presente estudio están disponibles a pedido razonable del autor correspondiente.
Hora de publicación: 19 de mayo de 2025