Biomarcadores de estrés oxidativo y crecimiento en maíz (zea mays l.) expuesto a cadmio

Abstract

Con el propósito de evaluar los efectos del Cd sobre la germinación, crecimiento, defensa antioxidante y estrés oxidativo en Zea mays L., se utilizaron diferentes respuestas fisiológicas y bioquímicas como biomarcadores (BMs). En una primera fase del estudio, durante nueve días consecutivos, semillas desinfectadas de esta especie fueron colocadas en germinadores contentivos de papel absorbente humedecido ya sea en agua destilada, correspondiente al tratamiento control (T0) o en soluciones de cadmio a concentraciones de 5 µM (T1), 25 µM (T2) y 50 µM (T3). Finalizado el periodo de exposición, se estimó el porcentaje de germinación relativo (PGR), índice de germinación (IG), crecimiento relativo de la radícula (CRR) e índice de tolerancia de las plántulas de desarrollo inicial (ITI). En la segunda fase, de las plántulas de crecimiento inicial obtenidas en la fase anterior, se seleccionaron 10 plántulas de apariencia saludable y tamaño homogéneo para ser expuestas durante 30 días a los mismos tratamientos con Cd en materos plásticos, contentivos de un sustrato orgánico natural, mezclado con agua (T0) y las soluciones respectivas del metal. Durante el ensayo, se hicieron observaciones de la sintomatología de las plántulas y, como BMs de crecimiento se estimaron: la Tasa Relativa de Crecimiento (TCR), el número de hojas y las longitudes de la raíz, tallo y hojas; las concentraciones de glutatión reducido (GSH) y malondialdehido (MDA) en raíces y hojas fueron evaluadas como marcadores de defensa antioxidante y estrés oxidativo, respectivamente. Adicionalmente, al final de este ensayo se cuantificó el Índice de Tolerancia en estas plantas (ITF). Ambos bioensayos se llevaron a cabo en condiciones naturales con temperatura y fotoperiodo de 28±3 ºC y 12/12 h luz indirecta/oscuridad, respectivamente. Los resultados del primer ensayo, revelaron una elevada tasa de germinación de las semillas de Z. mays, obteniéndose un PGR de 100 %; éste índice al igual que el IG no fueron afectados por la exposición al metal; sin embargo, el CRR decreció en T2 y T3. Similarmente, el ITI fue afectado por el metal, pero sólo en T3. Los resultados del segundo ensayo evidenciaron que, los distintos tratamientos con Cd no afectaron el ITF, ni el crecimiento de las plantas expuestas al metal por 30 días, en contraste, la concentración de GSH en raíces y hojas aumentó significativamente en T1; mientras que, el nivel de MDA incrementó sólo en T3. Se concluye que, ninguna de las concentraciones de Cd afectaron la germinación; no obstante, la elongación radicular y desarrollo inicial de las plántulas fueron más sensibles a las dosis más altas del metal, inferencia sustentada además, por el descenso en el ITI a esa concentración. La estimulación de los niveles de GSH en hojas y raíces, revelan la importancia de esta molécula como defensa antioxidante y estrategia bioquímica que le permite tolerar las dosis bajas (5 y 25 µM Cd) y controlar la toxicidad del metal, evitando el desarrollo de estrés oxidativo en ambos tejidos; en cambio, a la dosis de Cd más alta (50 µM), se sobrepasa la capacidad de defensa, evidenciándose daños oxidativos asociados a incrementos de MDA. Los ITs corroboraron que 5 y 25 µM de Cd son dosis toleradas por la especie, pero 50 µM de Cd ya es perjudicial y afecta el crecimiento, al menos durante el desarrollo inicial de las plántulas de Z. mays.