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.