Fisiología de la letalidad en plantas inducida por herbicidas y su mimetización con compuestos naturales

Resumen

Las rutas de biosíntesis de aminoácidos en plantas son objeto de gran cantidad de estudios de investigación básica y aplicada. Se han identificado enzimas en diferentes rutas de biosíntesis de aminoácidos que se ven afectadas por la aplicación de herbicidas, lo cual tiene una aplicación directa en la agricultura. De especial importancia para el desarrollo de herbicidas es el estudio de aquellas rutas que dan lugar a la biosíntesis de los aminoácidos esenciales, como los ramificados y aromáticos, porque son rutas exclusivas de plantas y microorganismos, y por lo tanto sus inhibidores presentan una baja toxicidad hacia los mamíferos. El objetivo principal de este trabajo es estudiar los efectos fisiológicos de los herbicidas inhibidores de la biosíntesis de aminoácidos ramificados (IBAR) y también de los aromáticos (IBAA). Se pretende evaluar si presentan similitudes en su modo de acción, aunque tienen un mecanismo de acción diferente. Se presentan efectos fisiológicos provocados por los IBAA que no habían sido descritos con anterioridad, como la acumulación de carbohidratos y la estimulación de las rutas fermentativas. Estos efectos son similares a los causados por los IBAR, por lo que su modo de acción sobre el metabolismo del carbono es similar. La estimulación de la fermentación parece que puede deberse a una mayor disponibilidad de piruvato, un intermediario de la glucólisis precursor de los aminoácidos ramificados, el cual parece alterar el metabolismo respiratorio. Ambos tipos de inhibidores, también tienen en común que producen la acumulación de quinato en hoja, un compuesto de la ruta del siquimato cuya función no está todavía definida con claridad. La desregulación que provocan los dos tipos de inhibidores en el contenido de aminoácidos, presenta más diferencias que similitudes. La aplicación exógena de quinato, y de dos compuestos del metabolismo secundario (ácido p-cumárico y ácido ferúlico) que se acumulan tras la aplicación de IBAR, inhiben el crecimiento de las plantas al igual que los herbicidas, por lo que pueden considerarse como aleloquímicos. Además, presentan similitudes con el modo de acción de los herbicidas, ya que también provocan acumulación de carbohidratos e inducción de la ruta fermentativa etanólica.