Tesis doctoral de Sonia Rivas Castellanos
Vivimos en una sociedad altamente demandante de productos de consumo, que para garantizar el sistema de bienestar requiere unos medios de producción muy elevados y la explotación continua y creciente de nuevos recursos naturales, entre ellos, recursos mineros. La explotación de las menas de mineral conlleva ineludiblemente a la generación de cantidades ingentes de unos productos no aprovechables, o ganga, que en numerosas ocasiones suelen ser tóxicas, ácidas y muy nocivas para el medio ambiente. Es frecuente que esta ganga contenga grandes cantidades de agua, formando lodos, a veces muy ácidos (debido a la presencia de azufre) y con gran cantidad de metales pesados altamente contaminantes, que deben ser gestionados correctamente para evitar daños ambientales. en 1998, la rotura de la balsa de contención de lodos procedentes de la extracción de pirita en aznalcóllar (sevilla), produjo la contaminación de 62 km de cauce del río guadiamar, aguas arriba del parque nacional de doñana. A pesar de los esfuerzos realizados para descontaminar los terrenos afectados por el vertido mediante métodos físico-químicos, aun queda en los suelos una gran cantidad de metales pesados y metaloides, como el arsénico (as). Los métodos físico-químicos empleados en un primer momento demostraron ser muy útiles para eliminar la principal carga contaminante, pero no sirven para retirar el 1% restante debido a su alto coste económico y medioambiental. Por este motivo, se plantea la fitorrecuperación de los suelos como alternativa más viable. ésta consiste en el empleo de plantas para extraer y almacenar los metales pesados y metaloides de los suelos, aprovechando la tolerancia de algunas especies de plantas a los contaminantes o utilizando plantas modificadas genéticamente para aumentar la resistencia a los mismos. Para poder diseñar y seleccionar plantas con estos fines, es necesario conocer su respuesta fisiológica frente al contaminante. Existen varios estudios sobre la toxicidad del as con largos periodos de exposición, pero apenas se conocen los mecanismos que producen la toxicidad a corto plazo; al igual que tampoco se ha estudiado en profundidad cuál es la respuesta las plantas. por ello, este trabajo se enmarca dentro de este contexto, ya que se ha estudiado la respuesta de plántulas de alfalfa (medicago sativa; una planta forrajera altamente utilizada en agricultura y ganadería) después de breves periodos exposición a distintas dosis de as (20, 50, 100, 200 y 300 ¿m). El objetivo era investigar las primeras respuestas al metaloide en estadios de desarrollo tempranos. El estudio se ha centrado en diversos niveles de análisis: tanto a nivel fisiológico, como bioquímico y molecular e histoquímico; analizando tanto respuestas holísticas, a través de estudios de transcriptómica por microordenamientos, como parámetros concretos de estrés. los resultados han indicado que en plántulas de 2 días, tras 24h de tratamiento, se observó una clara inhibición del crecimiento, pero no se detectaron variaciones en parámetros clásicos de estrés oxidativo, como la producción de peróxidos ni extra ni intracelularmente, ni particularmente la peroxidación lipídica, ni el aumento de especies oxidadas de glutatión y/o ascórbico. Por el contrario, se observó un aumento de los ratios (asc/dha y hgsh/hgssgh). Sin embargo, las plantas, presentaron variaciones en algunas enzimas antioxidantes, y especialmente una activación pronunciada del metabolismo del glutatión y homoglutatión. Esto se tradujo por un lado, en el aumento de actividad de enzimas detoxificadoras dependientes de glutatión como glutatión transferasas, y genes relacionados con el citocromo p-450 o glutatión reductasas, así como de sus tránscritos medidos en microordenamientos y por pcr cuantitativa. Esta última, podría ser la responsable de la subida del ratio hgsh/hgssgh. por otro lado, en los ensayos de microordenamientos, se observó la inducción de numerosos genes relacionados con la asimilación y transporte de s y la síntesis de cisteína, cuya concentración también se incremento en presencia de as. Asimismo, se observó la inducción de genes relacionados con la síntesis de glutatión (gsh) y homoglutatión (hgsh), todos validados por pcr cuantitativa, a pesar de que la concentración de estos metabolitos disminuyó debido a la formación de fitoquelatinas (pc). Por otro lado, se produjo una disminución en el contenido hídrico de nuestras plantas, que podría estar relacionado con la represión de numerosos genes de acuaporinas observada en el microordenamiento. Finalmente reseñar la inducción de genes relacionados con el metabolismo secundario: síntesis de flavonoides, fenilpropanoides, ligninas y de otros genes relacionados con rutas de transducción de señales de estrés y defensa, entre otros factores de transcripción y genes implicados en respuestas mediadas por etileno. en conclusión, a pesar de no detectarse variaciones en parámetros clásicos de estrés oxidativo (peroxidación de lípidos, h2o2, etc.), Las plántulas respondieron rápidamente, incluso a las dosis más bajas de as (20 ¿m), poniendo de manifiesto la posible existencia de ruta/s de señalización, independientes de variaciones en el contenido de h2o2, y del aumento de las especies oxidadas de gsh y asc, señalizadores clásicos de las respuestas a estrés. Aunque desconocemos los mecanismos de señalización, estos inducen la modificación del patrón de expresión y de la actividad de numerosos genes y sus productos, algunos de ellos relacionados directamente con alteraciones en la acumulación diversos metabolitos, como la síntesis de fitoquelatinas, glutatión y cisteína.
Datos académicos de la tesis doctoral «Respuestas tempranas de «medicago sativa» en los primeros estadios de desarrollo, inducidas por diferentes dosis de arsénico«
- Título de la tesis: Respuestas tempranas de «medicago sativa» en los primeros estadios de desarrollo, inducidas por diferentes dosis de arsénico
- Autor: Sonia Rivas Castellanos
- Universidad: Castilla-la mancha
- Fecha de lectura de la tesis: 07/10/2009
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Carolina Escobar Lucas
- Tribunal
- Presidente del tribunal: carmen Fenoll comes
- José Javier Pueyo dabat (vocal)
- Antonio Leyva tejada (vocal)
- Ana María Jimenez hurtado (vocal)
