Efectos de la radiación ultravioleta- B solar sobre Gunnera magellanica, una planta nativa de Tierra del Fuego

Autor: Giordano, Carla Valeria
Přispěvatelé: Ballaré, Carlos Luis
Jazyk: Spanish; Castilian
Rok vydání: 2003
Zdroj: Biblioteca Digital (UBA-FCEN)
Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
instacron:UBA-FCEN
Popis: Los ecosistemas de Tierra del Fuego se encuentran sometidos a aumentos estacionales deradiación ultravioleta-B (UV-B: 280-315 nm) durante la primavera, debido al pasaje del agujerode ozono sobre la región. En la presente Tesis estudiamos los efectos del UV-B y UV-A (315-400nm) solares sobre el crecimiento, la generación de daño molecular (dímeros en el ADN y dañooxidativo componentes celulares), y la inducción de respuestas de aclimatación (reparación dedímeros del ADN y acumulación de compuestos fotoprotectores foliares), en la flora nativa de Tierra del Fuego. Para ello utilizamos la herbácea perenne Gunnera magellanica como modelode estudio. Realizamos ensayos con dos acercamientos experimentales: exclusión de distintasporciones del UV solar en el campo mediante el uso de filtros plásticos, y utilización de dosiscontroladas de UV-B suministradas con lámparas en invernáculo. En los experimentos a campo encontramos un efecto inhibitorio del UV-B en la expansiónfoliar de G. magellanica, en forma consistente durante tres estaciones de crecimiento. En relación a las respuestas de aclimatación al UV, la fotorreparación fué el principalmecanismo de remoción de dímeros de pirimidina del tipo ciclobutano (CPDs) en esta especie. La capacidad de fotorreparación fué inducida por UV, y la velocidad varió en función de latemperatura, siendo mayor a 25 °C que 8 °C. La velocidad de reparación de CPDs en G.magellanica fué menor que la presentada por otras especies vegetales, particularmente alcompararla con A. thaliana en idénticas condiciones experimentales. El UV solar no reguló losniveles de compuestos fotoprotectores foliares (flavonoides) ni la masa foliar específica en estaespecie. El principal componente de la radiación solar generador de CPDs fué el UV-B. Sinembargo, el contenido de CPDs no varió durante el día acompañando las fluctuaciones naturalesde UV-B, sino que fué levemente menor al mediodía que al atardecer y al amanecer. Este perfildiario de CPDs puede explicarse al considerar la fluctuación diaria de factores ambientales quefavorecen la reparación de los dímeros (radiación UV-A, visible, temperatura). En los experimentos realizados en invemáculo, encontramos que todas las dosis de UV-Bensayadas (correspondientes a dosis de UV-B bajas, medias y altas registradas normalmente en Ushuaia durante la primavera) redujeron la expansión foliar de G. magellanica. Esta reducción enel crecimiento estuvo acompañada por aumentos en el contenido de CPDs (en forma dependientede la dosis de UV-B). La mayor dosis de UV-B ensayada produjo un estado de estrés oxidativotransitorio (evaluado mediante la relación entre el contenido de radical ascorbilo y ácidoascórbico), que fué rápidamente controlado por un aumento en los niveles de ascorbato. El dañocelular que mejor explicó la inhibición en la expansión foliar fue la acumulación de CPDs en el ADN, pero no el nivel de peroxidación lipídica. En conjunto, nuestros resultados indican que los niveles actuales de UV-B tienen unimpacto principalmente negativo sobre G. magellanica, que se ve reflejado en la reducción delcrecimiento. Las modestas velocidades de fotorreparación a temperaturas relativamente elevadas (y bajas a temperaturas menores), junto con la falta de inducción en los compuestosfotoprotectores foliares, indicarían que futuros aumentos del UV-B (debidos a la erosión de lacapa de ozono) producirían mayormente efectos negativos en G. magellanica, sin la inducciónconcomitante de respuestas de protección eficientes. La reducción de la expansión foliar inducidapor UV-B, estuvo acompañada por daño al ADN en la forma de CPDs, pero no por dañooxidativo a componentes celulares (por ejemplo, lípidos de membrana). Esto sugiere que el dañoal ADN está implicado en los procesos que llevan a la reducción de la expansión foliar causadapor el UV-B en esta especie. The ecosystems in Tierra del Fuego are seasonally subjected to elevated ultraviolet-Bradiation (UV-B: 280-315 nm) during the spring, due to the passage of the ozone hole over theregion. In the present Thesis, we studied the effects of solar UV-B and UV-A (315-400 nm) ongrowth, production of molecular damage (dimers in DNA and oxidative damage to cellularcomponents), and induction of acclimation responses (dimer repair in DNA and accumulation ofphotoprotective compounds in leaves) in native plants of Tierra del Fuego. We used the perennialherb Gunnera magellanica as a model organism. We carried out two different experimentalapproaches: exclusion of different portions of solar UV with plastic filters in the field, andexposure of plants to different UV-B doses using lamps inside a greenhouse. In the field experiments, we found an inhibitory effect of UV-B radiation on G.magellanica leaf expansion, which was consistently detected throughout three growing seasons. Regarding acclimation responses to UV, photorrepair was the main pathway ofcyclobutane pyrimidine dimer (CPD) removal in this species. Photorepair was slightly upregulated in plants exposed to solar UV. CPD photorepair was higher at 25 °C than at 8 °C. Therates of DNA repair in G. magellanica were modest compared to published values for otherspecies, and were lower than those of Arabidopsis thaliana plants, grown under equivalentexperimental conditions. The accumulation of UV-B absorbing compounds in leaves and thespecific leaf mass were not affected by solar UV. UV-B was the main component of solar radiation that induced CPD formation in G.magellanica leaves. However, CPD levels did not fluctuate during the day tracking UV-Bradiation, and were lower at noon than at dawn or in the morning. This daily CPD profile mightbe a consequence of the diurnal fluctuation of enviromental factors that promote CPD removal (UV-A, visible radiation, temperature). In the greenhouse experiments, realistic UV-B doses inhibited G. magellanica leafexpansion. This growth reduction was accompanied by high levels of CPDs. The higher UV-Bdose induced oxidative stress (evaluated using the ascorbyl radical /ascorbate index), which wasrapidly controlled by increments in ascorbate levels. The inhibition of leaf expansion correlatedwell with the CPD content, but not with levels of lipid peroxidation. Taken together, our results indicate that present-day levels of solar UV-B have mainlynegative impacts on G. magellanica, with detrimental effects on growth. Modest photorepairrates at relatively high temperatures (and even lower at low temperatures), together with the lackof induction of UV-screening compounds in leaves, suggest that future increments in UV-Blevels (caused by ozone reduction) would produce mainly damaging effects in G. magellanica,without sufficient enhancement of protective mechanisms. Inhibition of leaf expansion was wellcorrelated with CPD levels, but not with oxidative damage to cellular components (such asmembrane lipids), which sugests that DNA damage is involved in the inhibition of leaf expansioninduced by UV-B in this species. Fil: Giordano, Carla Valeria. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.
Databáze: OpenAIRE
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