Análisis de glioxalasa I (GLX-I) en maíces nativos de Oaxaca, México, infectados con Aspergillus flavus in vitro
Resumen
El sistema glioxalasa juega un papel importante en diversos procesos fisiológicos en plantas cuando son sometidas a diferentes tipos de estrés, ya sean físicos, químicos o biológicos. Aspergillus flavus es un hongo productor de aflatoxinas que contamina granos secos, lo que conlleva a un deterioro paulatino de los granos y la reducción significativa de su valor nutrimental. El objetivo del presente estudio fue evaluar la actividad de la enzima glioxalasa I (GLX-I) en coleoptilos de maíces de Oaxaca como respuesta a la infección producida por Aspergillus flavus. Se analizaron nueve muestras de maíz de cuatro razas diferentes. Las muestras se inocularon con una suspensión de esporas de Aspergillus flavus de concentración conocida y a los coleoptilos se les realizó la extracción y cuantificación de proteínas totales y se les determinó la actividad de GLX-I cuantificando la cantidad de S-lactoilglutatión producida por minuto. Además, se realizó el análisis de la expresión del gen por reacción en cadena de la polimerasa transcriptasa reversa (RT-PCR). Los coleoptilos de maíz inoculados presentaron síntomas de infección, cambios de coloración y marchitamiento. La concentración de proteínas totales disminuyó significativamente en los extractos de cuatro muestras ante la presencia del hongo. En el análisis de GLX-I, dos muestras tuvieron la mayor actividad enzimática en el extracto de coleoptilo infectado con respecto al sano, además de presentar mayor expresión del gen en el ensayo de RT-PCR, esto debido como respuesta a la infección por Aspergillus flavus.
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Citas
Aragón C. F., Taba S, Hernández J. M., Figueroa J. D. & Serrano V. (2006). Actualización de la información sobre los maíces criollos de Oaxaca. Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias, Informe final SNIB-CONABIO proyecto No. CS002 México D. F. http://www.conabio.gob.mx/institucion/proyectos/resultados/InfCS002.pdf
Arteaga M. C., Moreno-Letelier A., Mastretta-Yanes A., Vázquez-Lobo A., Breña-Ochoa A., Moreno-Estrada A., Eguiarte L. E. & Piñero D. (2016). Genomic variation in recently collected maize landraces from Mexico. Genomics Data, 7: 38-45. https://doi.org/10.1016/j.gdata.2015.11.002
Bandyopadhyay R., Ortega-Beltrán A., Akande A., Mutegi C., Atehnkeng J., Kaptoge L., Senghor A. L., Adhikari B. N. & Cotty P. J. (2016). Biological control of aflatoxins in Africa: current status and potential challenges in the face of climate change. World Mycitoxin Journal, 9(5): 771-789. https://doi.org/10.3920/WMJ2016.2130
Bania I. and Mahanta R. (2012). Evaluation of peroxidases from various plant sources. International Journal of Scientific and Research Publications, 2(5). http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.387.3615&rep=rep1&type=pdf
Baker R. L., Brown R. L., Chen Z. Y., Cleveland T. E. & Fakhoury A. M. (2009). A maize lectin-like protein with antifungal activity against Aspergillus flavus. Journal of food protection, 72(1): 120-127. https://doi.org/10.4315/0362-028X-72.1.120
Ben M. R., El-Omari R., El-Mourabit N., Bouargalne Y. & NHIRI M. (2018). Changes in the antioxidant and glyoxalase enzyme activities in leaves of two Moroccan sorghum ecotypes with differential tolerance to nitrogen stress. Australian Journal of Crop Science, 12(8): 1280-1287. https://www.cropj.com/mrid_12_8_2018_1280_1287.pdf
Borysiuk K., Ostaszewska-Bugajska M., Vaultier M-N, Hasenfratz-Sauder M-P & Szal B. (2018). Enhanced formation of methylglyoxal-derived advanced glycation end products in Arabidopsis under Ammonium Nutrition. Frontiers in Plant Science, 9: 667. https://doi.org/10.3389/fpls.2018.00667
Cabrera T. J. M., Carballo A. & Aragón-Cuevas F. (2015). Evaluación agronómica de maíces raza Zapalote chico en la región Istmeña de Oaxaca. Revista Mexicana Ciencias Agrícolas, 11: 2075-2082. https://doi.org/10.29312/remexca.v0i11.775
Chen Z. Y., Brown R. L., Damann K. E. & Cleveland T. E. (2004). Identification of a maize kernel stress-related protein and its effect on aflatoxin accumulation. Phytopathology, 94(9): 938-945. https://doi.org/10.1094/PHYTO.2004.94.9.938
Chen, Z.-Y., Brown R. L., Damann K. E. & Cleveland T. E. (2007). Identification of maize kernel endosperm proteins associated with resistance to aflatoxin contamination by Aspergillus flavus. Phytopathology, 97(9): 1094–1103. https://doi.org/10.1094/PHYTO-97-9-1094
Chomczynski P. and Sacchi N. (1987). Single-step method of RNA isolation by acid guanidinium thiocyanate-phenol-chloroform extraction. Analytical Biochemistry, 162(1):156-9. https://doi.org/10.1016/0003-2697(87)90021-2
Fernández S. R., Morales L. A. & A. Gálvez M. (2013). Importancia de los maíces nativos de México en la dieta nacional. Una revisión indispensable. Revista Fitotecnia Mexicana, 36(3-A): 275-283. http://www.scielo.org.mx/pdf/rfm/v36s3-a/v36s3-aa4.pdf
Fountain J. C., Chen Z-Y, Scully B. T., Kamerait R. C., Lee R. D. & Guo B. (2010). Pathogenesis-related gene expressions in different maize genotypes under drought stressed conditions. African Journal Plant Science, 4(11): 433-440. https://academicjournals.org/article/article1380126077_Fountain%20et%20al.pdf
Ghosh A. (2017). Genome-wide identification of glyoxalase genes in Medicago truncatula and their expression profiling in response to various developmental and environmental stimuli. Frontiers in Plant Science, 8: 836. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.00836
Ghosh A., Kushwana H. R., Hasan M. R., Pareek A., Sopory S. K. & Singla-Pareek S. L. (2016). Presence of unique glyoxalase III proteins in plants indicates the existence of shorter route for methylglyoxal detoxification. Scientific Reports, 6:18358. https://doi.org/10.1038/srep18358
Hasanuzzaman M., Nahar K., Hossain Md. S., Mahmud J. A., Rahman A., Inafuku M., Oku H. & Fujita M. (2017a). Coordinated actions of glyoxalase and antioxidant defense systems in conferring abiotic stress tolerance in plants. International Journal Molecular Sciences, 18(1): 200. https://doi.org/10.3390/ijms18010200
Hasanuzzaman M., Nahar K., Hossain Md. S., Anee T. I., Parvin K. & Fujita M. (2017b). Nitric oxide pretreatment enhances antioxidant defense and glyoxalase systems to confer PEG-induced oxidative stress in rapeseed. Journal of Plant Interaction, 12(1): 323-331. https://doi.org/10.1080/17429145.2017.1362052
Kato Y. T. A., Mapes C., Mera L. M., Serratos J. A. & Bye R. A. (2009). Origen y diversificación del maíz; Una revisión analítica. UNAM: México: 115 pp. https://issuu.com/perrasdelmal/docs/origen_y_diversif._del_maiz
Kaur C., Sharma S., Hasan M. R., Pareek A., Singla-Pareek S. L. & Sopory S. K. (2017). Characteristic variations and similarities in biochemical, molecular and functional Properties of glyoxalases across Prokaryotes and Eukaryotes. International Journal of Molecular Sciences, 18:250. https://doi.org/10.3390/ijms18040250
Li Z-G. (2016). Methylglyoxal and glyoxalase system in plants: old players, new concepts. The Botanical Review, 82: 183-203. https://doi.org/10.1007/s12229-016-9167-9
Rosado O. A. and Villasante S. B. (2021). Los herederos del maíz. Instituto Nacional de los Pueblos Indígenas, Ciudad de México. https://www.gob.mx/cms/uploads/attachment/file/658352/Libro-Los-herederos-del-maiz-INPI.pdf
Martínez P. H. Y., Hernández S., Reyes C. A. & Vázquez-Carrillo G. (2013). El género Aspergillus y sus micotoxinas de maíz en México: problemática y perspectivas. Revista Mexicana de Fitopatología, 31(2): 126-146. http://www.scielo.org.mx/pdf/rmfi/v31n2/v31n2a5.pdf
Orozco-Ramírez Q., Ross-Ibarra J., Santacruz-Varela A. & Brush S. (2016). Maize diversity associated with social origin and environmental variation in Southern Mexico. Heredity, 116(5): 477-484. https://doi.org/10.1038/hdy.2016.10
Rajasekaran K., Sayler R. J., Majumdar R., Sickler C. M. & Cary J. W. (2019). Inhibition of Aspergillus flavus growth and aflatoxin production in transgenic maize expressing the α-amylase inhibitor from Lablab purpureus L. Journal of Visualized Experiments, 144. https://doi.org/10.3791/59169
Rohman Md. M., Talukder M. Z. A., Hossain M. G., Uddin M. S., Amiruzzaman M., Biswas A., Ahsan A. F. M. & Chowdhury M. A. Z. (2016). Saline sensitivity leads to oxidative stress and increases the antioxidants in presence of proline and betaine in maize (Zea mays L.) inbred. Plants Omics Journal, 9(1): 35-47. omics.com/rohman_9_1_2016-35_47.pdf
Sadiq I., Fanucchi F., Paparelli E., Alpi E., Bachi A., Alpi A. & Perata P. (2011). Proteomic identification of differentially expressed proteins in the anoxic rice coleoptile. Journal of Plant Physiology, 168:2234-2243. https://doi.org/10.1016/j.jplph.2011.07.009
Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera. SIAP. (2021). Anuario estadístico de la producción agrícola. Consultado el 9 de mayo de 2022. https://nube.siap.gob.mx/cierreagricola/
Schneider C., Rasband W. & Eliceiri, K. (2012). NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis. Nature Methods, 9 (7): 671–675. https://doi.org/10.1038/nmeth.2089
Turra G. L., Agostini R. B., Fauguel C. M., Presello D. A., Andreo C. S., González J. M. & Campos-Bermudez V. A. (2015). Structure of the novel monomeric glyoxalase I from Zea mays. Acta Crystallogr D Biol Crystallogr, 71(10): 2009-2020.
https://doi.org/10.1107/S1399004715015205
Zhou Z-H, Wang Y., Ye X-Y & Li Z-G. (2018). Signaling molecule hydrogen sulfide improves seed germination and seedling growth of Maize (Zea mays L.) under high temperature by inducing antioxidant system and osmolyte biosynthesis. Frontiers in Plant Science, 9: 1288. https://doi.org/10.3389/fpls.2018.01288
Varapizuela S. C. F., Sánchez M. M. A. & Pérez S. A. D. (2019). Análisis de la actividad enzimática de peroxidasas en maíces nativos de Oaxaca infectados por Aspergillus parasiticus. Revista Ingeniantes, 2(2): 75-79. https://citt.itsm.edu.mx/ingeniantes/pdfversion/ingeniantes6no2vol2-esp.pdf

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