Galeana Cano Victoria, Méndez Aldana Laura Isabel, Montes de Oca Estefanía, Torres Paredes Leslie Mariel.
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO.
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES IZTACALA
Efecto de agua residual sobre la flourescencia del fotosistema II, actividad enzimática de catalasa y ascorbato
peroxidasa y características morfológicas en Phaseolus vulgaris L.
INTRODUCCIÓN
• En México existen más de 30 grandes escenarios donde la irrigación agrícola
depende de las aguas negras; en el Valle del Mezquital, se riegan aproximadamente
130,000 hectáreas con este tipo de agua.(Silva et al., 2008)
Ventajas:
• Aporte de macro nutrientes (N y P) y oligoelementos, como Na y K
• mejoramiento de la fertilidad de los suelos agrícolas
Desventajas:
• patógenos, metales pesados, xenobióticos, pesticidas y exceso de nitrógeno
• pueden producir estrés oxidativo
El estrés oxidativo induce un incremento en la síntesis de antioxidantes enzimáticos como:
• Superóxido dismutasa, (SOD), • Ascorbato peroxidasa (APX), • Glutation reductasa (GR), • Glutation peroxidasa (GPX) • Catalasa (CAT)
Estos sistemas se encargan de eliminación de especies reactivas de oxígeno (EROs).
• El estrés oxidativo también pueden afectar las reacciones fotoquímicas
de la fotosíntesis, alterando la síntesis de los pigmentos
fotosintéticos como clorofila a.
Objetivo.Evaluar el efecto de las aguas residuales sobre
el desarrollo de plantas de frijol (Phaseolus vulgaris L.)
El contenido de patógenos, metales pesados, xenobióticos, pesticidas y exceso de nitrógeno en las aguas residuales provocarán estrés en las plantas que afectará el crecimiento, la actividad enzimática y la fluorescencia del PSII de plantas de frijol (Phaseolus vulgaris L.).
Hipótesis
Material y método
Se utilizaron semillas comerciales de frijol
tipo Jamapa
germinadas en 24 botes con capacidad de un litro
colocando 3 semillas en cada uno, en sustrato perlita-
agrolita en condiciones de invernadero
Regadas con agua potable durante 15 días consecutivos.
Al aparecer la hoja trifoliada se seleccionaron las plantas y se transfirieron al invernadero del grupo 1306
Control: 12 plantas, una por bote, sustrato perlita-agrolita
Tratamiento: 12 plantas, una por bote, sustrato perlita-agrolita
Regadas con solución Hoaglan y Arnon 1 vez a la semana y cada tercer día con agua potable
Regadas cada tercer día con agua residual tomada del rio de los Remedios Tlalnepantla
El riego se realizo a capacidad de campo por 6 semanas, se seleccionaron 6 plantas al azar de cada grupo para realizar los
análisis correspondientes
Área foliar
Se escaneo la segunda hoja trifoliada y se proceso con el programa Image J.
Medición de la longitud de tallos
y raíces.
Medición fluorescencia del fotosistema II (Genty et al., 1989)
Utilizando fluorometro Hansatech después de 60 minutos de adaptación en la oscuridad
Centros de reacción del PSII activos
Captura cuántica por centros de reacción
activo
Transporte electrónico atreves
del PSII
Extracción enzimática
con buffer de fosfatos 50mM pH 7.0 para CAT y con buffer de fosfatos 50mM pH 7.0 con 1mM de ácido ascórbico para APX
Cuantificación de proteínas
Método Bradford (1976)
ensayo en micro placa con BSA a
300µg/ml
Actividad enzimática en
hojas
CAT según Aebi (1984) con buffer de fosfatos a 50mM pH 7.0, 10 µl de extracto y 10 µl de H2 O2 , se
leyó a A240 .
APX según Nakano y Asada
(1981) con buffer de fosfatos
50mM pH 7.0, 10 µl de ácido
ascórbico 0.1mM, 10µl de extracto y 10 µl de H2O2,
se leyó a A290nm.con un volumen total de 3 ml, se midió en intervalos de 30 segundos durante 3 min
Cuantificación de clorofilas y
carotenos
Se tomaron dos discos de 1.3 cm diámetro, se macero con acetona al 80%
se leyó a A663 para clorofila “A”, para clorofila “B”A646 y para carotenos A470 y se procedió a realizar los cálculos correspondientes.
RESULTADOS
• Área foliar
0
2
4
6
8
10
12
14ár
ea fo
liar c
m2
Control (solu-ción HA)
Tratamiento (100% agua residual)
Figura 1. Promedio en cm2 del área foliar en plantas de Phaseolus vulgaris L. regadas con solución HA y con 100% de agua residual de los 6 muestras
regadas durante 6 semanas. (P <0.05).
• Longitud de tallos y raíces
0
5
10
15
20
25
control (solución HA)
Tratamiento (100% agua residual)
Long
itud
cm
Longitud de raíces Longitud de tallos
Figura 2. Promedio en cm de la longitud de raíces y tallos de plantas de las 6 muestras de Phaseolus vulgaris L. regadas con solución HA y 100% de agua
residual .
• Actividad enzimática
010002000300040005000600070008000
Control (Solución HA)
Acti
vida
d d
e CA
T (U
/mg)
Tratamiento (100% agua residual)
0.370.380.39
0.40.410.420.430.440.450.460.47
Control (Solución HA)
Acti
vida
d de
APX
(U/m
g)
Trata miento ( 100% agua residual)
Figura 4. Actividad de Ascorbato peroxidasa en promedio de las 6 muestras de Phaseolus vulgaris L. regadas durante 6 semanas con
agua residual y solución. (P>0.05)
Figura 3. Promedio de actividad de ascorbato peroxidasa de las 6 muestras de Phaseolus vulgaris L. regadas con agua residual y solución HA durante 6 semanas. (P>0.05).
• Contenido de clorofilas y carotenos
0
0.002
0.004
0.006
0.008
0.01
0.012
0.014
0.016
0.018
Control (solución HA)
Tratamiento (100% agua residual)
mg/
cm2
de á
rea
folia
r
clorofila a clorofila b clorofila total
carotenos
Figura 3. Promedio de las 6 muestras del contenido de clorofilas a, b y totales así como los carotenoides en hojas de frijol Phaseolus vulgaris L. regadas con solución
HA y agua residual durante 6 semanas. (P <0.05).
Testigo Experimental
Ce
ntr
os
de
re
ac
ció
n a
cti
vo
s e
n la
re
du
cc
ión
de
QA e
n Q
A-
RC
/AB
S
= [
1 -
(F
o/F
m)]
. [V
j/Mo
]
0
1
2
3
4
Control (solución HA)
Tratamiento (100% agua residual)
• Centros de reacción del PSII activos.
Grafica 6. Centros de reacción activos (reducción de QA en QA-) del Fotosistema II de plantas de Phaseolus vulgaris L. regadas con solución HA y agua residual.
Testigo Experimental
En
erg
ía a
tra
pa
da
po
r u
nid
ad
d
e á
rea
fo
lia
r (T
Ro
/CS
o)
0
100
200
300
400
500
• Captura cuántica por centro de reacción activo
Control (solución HA)
Tratamiento (100% agua residual)
Figura 7. Captura cuántica por centro de reacción activo (energía atrapada por unida de área foliar) en plantas de Phaseolus vulgaris L. regadas con solución HA y agua residual
durante 6 semanas.
Tiempo (ms)
0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000 10000
F
luo
res
ce
nc
ia v
ari
ab
le r
ela
tiva
Vt
(Vt e
xp
eri
me
nta
l -
Vt te
sti
go)
-0.06
-0.04
-0.02
0.00
0.02
0.04
0.06
TESTIGOEXPERIMENTAL
O JK I P
e-e- e- e-e-
LHCII QACLO PQH2QB
• Transporte electrónico a través del PSII
Control (solución HA)Tratamiento (100% agua residual)
Figura 8. Transporte de electrones (fluorescencia variable relativa) atreves del Fotosistema II de plantas de Phaseolus vulgaris L. regadas con solución HA y agua
residual durante 6 semanas.
Conclusión
El riego con agua residual proveniente del Río Tlalnepantla:
• no mostro un efecto significativo en la actividad enzimática de catalasa y ascorbato peroxidasa,
• mostro un efecto en las características morfológicas de las plantas y una disminución notoria en las concentraciones de clorofilas y en la eficiencia del transporte de electrones del PSII, centros de reacción activos y la captura cuántica en estos.
PERSPECTIVAS • Realizar estudios sobre la actividad de las enzimas
responsables de la eliminación del peróxido de hidrogeno, producido por un estrés oxidativo.
• Cuantificar la cantidad de peróxido de hidrogeno producidas por las plantas antes y después del tratamiento.
• Determinar la concentración de prolina presente en las plantas con tratamiento ya que esta puede ser un indicador de estrés oxidativo en la plantas.
• Realizar un análisis de los componentes presentes en el agua residual para cualquier evaluación de este tipo.