Etileno

1. Etileno MSc.HeidyChavarria

2. Pero antes… • Quiz

4. Historia • Generalidades • Efectos fisiológicos • Biosíntesis • Señales de traducción • Etileno y otras hormonas • Etileno y estrés • Aplicaciones biotecnológicas • Usos comerciales • Senescencia

5. Historia 1886 :NELJUBOW observaba el efecto del gas de la luz en la morfología de la planta de guisantes : tallos más pequeños y gruesos, pérdida del geotropismo negativo. Triple respuesta • 1924 : DENNY : el etileno permite el amarillamiento y la maduración de los limones. • 1937 : GANE : demuestra que la emanaciones gaseosas de manzanas maduras inicia la maduración de los frutos verdes. • 1955-1960 : el descubrimiento de la cromatografía en fase gaseosa hizo que se pasara a una nueva etapa, permitió demostrar que el etileno se encuentra presente en todas las partes de la planta. • Se demostraba también las diferentes acciones a parte de la maduración, que tiene el etileno sobre el desarrollo vegetal. • En 1969 se declara hormona vegetal.

6. Etileno • H2C=CH2 • Gaseosa a temperatura y presión ambiente Transporte: difusión Acción rápida y uniforme No se requieren procesos de degradación o inactivación Regulación de su actividad solo por SINTESIS Transporte y almacenamiento del precursor: ACC

7. Efectos fisiológicos

8. Efectos fisiológicos Inducción de la maduración de los frutos y sobre todo las frutas climatéricas. Senescencia de las hojas y flores La abscisión de las hojas y los frutos Inhibición del crecimiento La épinastia La aceleración de la actividad respiratoria La nodulación de las raíces Modificación de la pigmentación de las hojas y frutos La germinación Favorece la síntesis de giberelinas. Apoptosis Ataque de patógenos Triple respuesta (Bleecker and Kende, 2000; Johnson and Ecker, 1998).

9. La triple respuesta • Plantas de frijoles etioladas: • + curvatura gancho plumonar en plantulas • - elongación hipocótilo • + engrosamiento lateral, crecimiento horizontal

10. Epinastia Anoxia (-O2) limitación en la absorción del agua, estimulación de la transcripción del gen ACC sintasa. En ausencia de O2 no hay conversión de ACC en etileno en la raíz pero en la hojas donde el ACC es transportado epinastia de las hojas, menos absorción de luz, por tanto disminución de la transpiración, se limita las pérdidas de agua

11. Etileno y germinación • La germinación es regulada por varios factores de crecimiento entre ellos el etileno. • Fue demostrado que la aplicación exógena de etileno o su precursor ACC(Adams and • Yang, 1979) es capaz de estimular la germinación en numerosasespecies(Kepczynski • et Kepczynska, 1997). • Fue demostrado que en presencia de los inhibidores de la percepción del etileno, la cantidad de granos de avena germinados disminuye en comparación con los granos no tratados: • Granos deArabidopsiscon doble mutación en los receptores de etileno(etr1-2), con un fenotipo de insensibilidad al etileno, presenta una proporción de granos dormantes mas importantes que los granos salvajes(Beaudoin et al., 2000). Relación directa entre etileno y germinación(Locke et al., 2000).

12. Relación ABA y etileno • La mutación del gen ein2 enArabidopsisdisminuye la sensibilidad al etileno y aumenta la sensibilidad al ABA. • Granos de Arabidopsisque tienen un fenotipo de insensibilidad al ABA (abi1) presentan también una mutación al gen CTR1 y esto aumenta el fenotipo de insensibilidad durante la germinación (Ghassemian et al., 2000 ; Beaudoin et al., 2000). • Etileno juega un rol como regulador negativo de la síntesis de ABA (Kendeet al. 1998). • La mutación etr1-2 permite una acumulación de ABA durante el desarrollo del grano lo que genera niveles más elevados que la norma en granos secos(Chiwochaet al., 2005). • Etileno y las otras hormonas • Una vía de señalización alterada del etileno modifica el metabolismo y el catabolismo de IAA. • Producción de GA es probablemente. • Permite la acumulación de citoquininas activas en los granos.

13. Biosíntesis

19. ACC oxidasa difícil a poner en evidencia a nivel bioquímico, proteína con actividad muy inestable, perdida de cofactores durante la purificación. Gen clonado. Para el etileno no hay catabolismo: PERDIDA POR DIFUSION DEL GAS A LA ATMOSFERA.

20. Producción de etileno • Es muy sensible a factores ambientales: • Luz • Temperatura • Diferentes tipos de estrés: lesiones, radiaciones, sequia, ataques por los microorganismos En el caso de las agresiones esta síntesis aumentada del etileno se acompaña de la formación de compuestos fenólicos, enzimas de síntesis o de oxidación(peroxidasa). Activando reacciones como reacciones de defensa: cicatrización, protección. • Su producción es estimulada por las auxinas(naturales o sintéticas) • Numerosas respuestas de las plantas cuando se le aplican auxinas pueden ser reproducidas por la exposición de las plantas al etileno. • Podría permitir un control natural cuando hay una producción excesiva de auxina.

21. Percepción del etileno y transducción de señal

22. Receptor del etileno dos componentes Percepción del etileno y transducción de señal

32. Etileno y otras hormonas Licausi, 2011

33. Etileno y estrés • Frío • Efectos sobre la producción de etileno • Estimulación de la síntesis de la proteína ACC sintetasa • En estrés severo, hay una deterioración de las membranas y una reducción de la actividad ACC oxidasa • Altas temperaturas • Aumento de la producción de etileno • Estrés mecánico • La producción de etileno puede ser inducida por diferentes estímulos como la separación de órganos, la presión o la fricción.

34. Estrés químico • Producción inducida por compuestos orgánicos como: • Amonio, bisulfito, metil bromuro, ozono, salicilato, dióxido de azufre y acido tricloroacético. • O metales… • Cobre, cadmium, hierro, litio, plata y zinc • Resistencia a los patógenos

35. Aplicaciones biotecnológicas • Control de la maduración • El metabolismo del etileno es objeto de manipulaciones genéticas para controlar la maduración. De numerosas perdidas de frutos resultan de fenómenos de maduración/senescencia no controladas después de la recolecta. • Expresión minimizada de los genes ACC sintasa o ACC oxidasa o • Sobre expression de un gen bacteriano ACC desaminasa que realiza la conversión ACC acetobutirato. • Obtención de plantas de maduración diferida en tomate y melón. • Maduración es activada por un aporte externo de etileno. • Para eso se pueden utilizar promotores específicos asociados a esos genes: • Fruto especifico para evitar efectos pleiotropicos. • Inducibles en condiciones particulares • Por ejemplo: luz inducible y transferencia a la oscuridad para iniciar la maduración.

36. Usos Comerciales • Maduración manzana,ytomate • bajo O2, alto CO2 inhiben síntesis etileno (atmósferas controladas) • Desverdizado en cítricos • Sincronización de floración en piña • Abscisión de flores y frutos (frutales) • Manipulación genética (tomates ACO inhibida)

37. Herramienta biotecnológica: antisens ACC sintasa Relación proporcional directa entre la taza de inhibición de la producción de etileno y el tiempo de retardo en la maduración de frutos. Maduración y alteración en el tomate, tres semanas después del inicio de la maduración. AntisensACC-sintasa Tomate transgénico 1345-4 98% de reducciónen la cantidad de etileno Salvaje Estrategia antisens igualmente para retardar la senescencia de las flores y aumentar el tiempo de las flores cortadas.

38. Senescencia