Respuestas antioxidantes en dos ecotipos de Colobanthus quitensis (Caryophyllaceae) expuestos a alta radiación UV-B y baja temperatura

• ALEJANDRO A NAVARRETE-GALLEGOS ^[1] ; LEÓN A BRAVO ^[2] ; MARCO A MOLINA-MONTENEGRO ^[3] ; LUIS J CORCUERA ^[1]
  1. [1] Universidad de Concepción

     Universidad de Concepción

     Comuna de Concepción, Chile

     
  2. [2] Universidad de La Frontera

     Universidad de La Frontera

     Temuco, Chile

     
  3. [3] Universidad Católica del Norte

     Universidad Católica del Norte

     Antofagasta, Chile

     

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• Localización: Revista chilena de historia natural, ISSN-e 0717-6317, ISSN 0716-078X, Vol. 85, Nº. 4, 2012, págs. 419-433
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Antioxidant responses in two Colobanthus quitensis (Caryophyllaceae) ecotypes exposed to high UV-B radiation and low temperature
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    Colobanthus quitensis (Kunth) Bartl. (Caryophyllaceae) está distribuida desde México hasta la Antártida Marítima formando poblaciones adaptadas a distintas condiciones microambientales a lo largo de su distribución. La Antártica Marítima se caracteriza por una estación de crecimiento más fría y breve, con crecientes niveles de radiación UV-B. Los Andes de Chile Central, en cambio, tienen oscilaciones térmicas más amplias y una elevada tasa de radiación UV-B. El objetivo de este estudio es conocer las estrategias y mecanismos antioxidantes adoptadas por los ecotipos Antártico y Andino para tolerar los efectos dañinos de la radiación UV-B y el frío bajo condiciones controladas de laboratorio. Postulamos que los individuos de C. quitensis provenientes de la cordillera de Los Andes de Chile Central, donde los niveles de radiación UV-B son mayores que en la Antártica, tendrían un conjunto de mecanismos antioxidantes más eficaces para contrarrestar los efectos del UV-B y sufrirían menos daño que el ecotipo Antártico. Plantas cultivadas en laboratorio del ecotipo Antártico y Andino fueron sometidas a tres intensidades de radiación UV-B (70, 35 y 3 µW cm-2), a 4 y 15 °C, respectivamente. En cada tratamiento se evaluaron las respuestas de la actividad antioxidante total (TAS), actividad de la enzima superóxido dismutasa (SOD) y características anatómicas foliares con un posible rol protector frente a UV-B. Finalmente, se evaluaron los efectos dañinos del UV-B, como son: acumulación de malonaldialdehido (MDA), eficiencia fotoquímica máxima del PSII y fotoinactivación. Ambos ecotipos mostraron reducción de área foliar y engrosamiento del parénquima. El ecotipo andino presentó mayores niveles de TAS con radiación UV-B media y alta. La actividad SOD máxima se midió en el ecotipo andino, encontrándose un aumento de hasta ocho veces el nivel basal a las cuatro horas de irradiación. El ecotipo antártico expuesto a UV-B y frío presentó un mayor daño a membranas (MDA), al igual que un mayor grado de fotoinactivación. Adicionalmente, se detectó la acumulación de una nueva isoforma Cu-Zn/SOD, insensible a H2O2, en plantas tratadas con UV-B. En conclusión, el ecotipo andino presenta una respuesta antioxidante más efectiva contra el UV-B que el ecotipo antártico.

  • English

    Colobanthus quitensis (Kunth) Bartl. (Caryophyllaceae) is distributed from Mexico to the Maritime Antarctica forming colonies adapted to several micro environmental conditions along its distribution. The Maritime Antarctica is characterized by a colder and short season with increasing radiation levels of UV-B. On the other hand, The Andes range in Central Chile has ample thermal oscillations and a high UV-B radiation. The purpose of this study is to know the antioxidant strategies and mechanisms adopted by the C. quitensis Antarctic and Andean ecotypes to tolerate the damaging effects of the UV-B radiation and cold under controlled laboratory conditions. We postulate that individuals of C. quitensis from the Central Chilean Andes (Andean ecotype), where UV-B levels are higher than in the Antarctica, would have more effective antioxidant mechanisms than the Antarctic ecotype. Plants of the Antarctic and Andean ecotypes grown under laboratory were subjected to three intensities of UV-B radiation (70, 35 y 3 µW cm-2), 4 and 15 °C respectively. Antioxidant mechanisms, such as total antioxidant activity (TAS), superoxide dismutase (SOD) activity, and leaf morphological attributes with a putative protective role against UV-B were assessed. Finally, damaging effects of UV-B such as: malonaldialdehide (MDA) accumulation, maximum photochemical efficiency of the PSII and photoinactivation were assessed at each treatment. Both ecotypes showed reduced leaf area and thickening of leaf parenchyma. The Andean ecotype exhibited higher levels of TAS with high and medium UV-B radiation. The highest SOD activity was measured in the Andean ecotype. It was detected an increase of up to eight times of the basal level at four hours of radiation. The Antarctic ecotype exposed to UV-B and cold showed a higher damage in membranes (MDA), also a greater degree of photoinactivation. Additionally, the accumulation a new Cu-Zn/SOD isoform, insensitive to H2O2 was detected in UV-B treated plants. In conclusion, the Andean ecotype presents a more effective antioxidant response against UV-B than the Antarctic ecotype.