Joaquin Eduardo Guzman Zenteno; Ariana Pierina Perez Loayza; Dedicacion Valdemar Medina Hoyos; Giovanna Matilde Rodrigo Machicao; Luis Antonio Baltazar Zegarra Aymara

Objetivo

Evaluar el efecto de la aclimatación sobre la termotolerancia al estrés por calor, biosíntesis de ácidos clorogénicos (CGAs) en Caesalpinea spinosa y relación con el potencial antifúngico frente a Fusarium spp,

Resumen:

Ante el aumento de las temperaturas por el cambio climático, esta investigación evaluará si la especie económicamente importante Caesalpinea spinosa (Tara) puede desarrollar termotolerancia adquirida mediante aclimatación a 35°C y si este proceso potencia la biosíntesis de ácidos clorogénicos (CGAs) para conferirle resistencia al estrés por calor. El estudio expondrá plantas aclimatadas y no aclimatadas a un choque térmico de 50°C para, en un primer experimento, determinar el tiempo letal de temperatura (tL50) mediante daño a la membrana y peroxidación lipídica (MDA); en un segundo, analizar las respuestas bioquímicas midiendo radicales libres, actividad enzimática antioxidante (SOD, CAT, POX, APX, GR, GPX) y acumulación de metabolitos no enzimáticos; en un tercero, realizar análisis moleculares de la expresión génica de las rutas de biosíntesis de CGAs; y finalmente, identificar los CGAs mediante HPLC-MS/MS y evaluar el potencial antifúngico de los extractos foliares contra Fusarium spp. El objetivo final es determinar si la aclimatación al calor en la Tara induce la producción de CGAs que puedan ser aprovechados como una alternativa biocida natural y sostenible a los fungicidas químicos para proteger cultivos clave en Arequipa.

Palabras clave

Termotolerancia, Aclimatacion, Acidos clorogenico, Alta Temperatura , Fusarium

Problema central

El proyecto se justifica por la necesidad de encontrar una solución biotecnológica y sostenible (uso de extractos de Tara aclimatada) a un grave problema fitosanitario (Fusarium) que se ve exacerbado por el cambio climático (estrés por calor) y el fracaso de los métodos químicos convencionales debido a la resistencia

Hipótesis planteada

Se conoce que el estrés por altas temperaturas, provocan reacciones metabólicas que pueden desencadenan efectos disruptivos en el crecimiento y desarrollo vegetal, muchas veces de manera letal. Por otro lado, ciertos tipos de plantas, dependiendo de la severidad, frecuencia y duración del estrés pueden enfrentar las altas temperaturas desarrollando termotolerancia a través de su resistencia inherente (adaptación) y muchas de ellas (de climas templados) por termotolerancia adquirida a través de aclimatación por exposición a temperaturas moderadas, otorgando resistencia al shock térmico a partir de la estimulación del metabolismo antioxidante por el aumento en el contenido y composición de metabolitos secundarios que adicionalmente de poseer una gran capacidad antioxidante pueden actuar como agente biocida frente a distintos microrganismos patógenos. En ese sentido, postulamos que plantas de Caesalpinea spinosa “tara” a pre-tratadas a 35C (temperatura subletal de aclimatación) y no (25C) y sometida a distintos tiempos de temperatura letal 50C responderán de forma variable de acuerdo a su grado de termolerancia ( expresados en tL50), radicales libres, estimulación de componentes antioxidantes enzimaticos y acumulación de metabolitos secundarios asociados a la expresión de genes de la ruta de los ácidos clorogénicos, como en cuanto a su contenido y composición relacionada a la diferencial capacidad biocida de extractos acuosos y alcohólicos foliares sobre Fusarium spp.

Resultados esperados

Durante los últimos años, los sistemas agrícolas se han visto afectados por el uso de agroquímicos para controlar el ataque de malezas, plagas y enfermedades, lo que ha generado graves problemas de biodiversidad como uno de los más importantes, seguido de la pérdida en la fertilidad del suelo. Las enfermedades fúngicas, incluyendo aquellas producidas por hongos que pueden ser resistentes o multirresistentes a los agroquimicos, representan un serio problema en la agricultura y la salud pública. El control químico de las enfermedades es una de las medidas de manejo más empleadas en la agricultura moderna, debido a que los fungicidas se han convertido en una parte integral de la producción eficiente de alimentos. En muchas ocasiones, la utilización de fungicidas constituye una medida eficiente, rápida, práctica, y económicamente viable. Sin embargo, y al igual de lo que sucede con malezas e insectos, las poblaciones de hongos objeto de control pueden generar resistencia, tornando a los insumos fitosanitarios destinados a la protección vegetal ineficientes, generando graves problemas a los productores y a las empresas de ese rubro. La vida útil o efectiva de un fungicida se define como el período tiempo que va desde el inicio de uso en un cultivo, en una región, cuando se lanza al mercado, hasta que el mismo pierde el control efectivo de campo, de la enfermedad que se pretende controlar. Por lo tanto, el surgimiento de resistencia a los diferentes principios activos fungicidas es hoy en día uno de los aspectos más importantes de la agricultura actual. Los fungicidas, por su propia naturaleza, pueden ser productos químicos altamente específicos que afectan enzimas específicas de los patógenos. La mayor especificidad a menudo puede resultar en una rápida evolución de la resistencia en los patógenos. De esta manera, el sitio de acción del fungicida y el grado de especificidad de éste, es uno de los aspectos más importantes que impulsan la evolución de patógenos, de manera que fungicidas que tienen un solo sitio o mecanismo bioquímico de acción por lo general tienden a favorecer una evolución más rápida de la resistencia, como por ejemplo los inhibidores de la quinona externa (IQe, ejemplo químico: “estrobilurinas”) y los inhibidores de la succinato deshidrogenasa (ISDH, ejemplo químico: “carboxamidas”) entre otros. Así en esta propuesta se evaluará el acumulo de ácidos clorogénicos como respuesta a la aclimatación a la alta temperatura en Caesalpinea spinosa, como alternativa o complemento biocida en relacion a métodos químicos que de manera desmedida son usados, provocando resistencia cada vez mayor a hongos patógenos e incompatibles a la conservación del medio ambiente, comprometiendo la salud de la población arequipeña. También se evaluara la tolerancia, la definición de la posible ruta de biosintética de ácidos clorogénicos y la prueba de concepto de sensibilidad a Fusarium spp de extractos foliares de distinta naturaleza mediante el uso de antiogramas bajo condiciones de aclimatación o no a la alta temperatura.

Impactos esperados

El impacto central esperado es proporcionar una solución integral, sostenible y científicamente fundamentada a un problema fitosanitario grave, que va desde la comprensión básica de la biología de la Tara hasta la entrega de un producto aplicable que beneficia al sector agrícola, al medio ambiente y a la sociedad de Arequipa.