Nanopartículas de cobre en hidrogeles de quitosán-pva para la Inducción de tolerancia a estrés salino, capacidad antioxidante y expresión génica en solanum iycopersicum l

Abstract

"La nanotecnología está innovando el uso de los materiales debido a que mejora sus propiedades fisicoquímicas. Esto se debe a la alteración en los átomos lo cual desarrolla una mayor potencia magnética, posee una mayor área de superficie y se exhibe más activo (Prasad et al., 2017). En los sistemas agrícolas se están evaluando el uso de diferentes nanomateriales como nanofertilizantes, nanopesticidas, nanosensores y nanoestimulantes del crecimiento. Prasad et al. (2017) reporta que en el año 2016 se enumeraron unos 14,000 documentos y alrededor de 2707 patentes sobre nanotecnología en alimentos o agricultura. Estos estudios se han enfocado principalmente en los efectos toxicológicos, fisiológicos, bioquímicos y genómicos en las plantas. Los principales nanomateriales (NMs) que se están evaluando en plantas son a base de metales y óxidos metálicos como el Cu, Zn, Fe, Ti, Ce y Ag. Estos NMs han demostrado que a concentraciones altas (> 100 ppm) causan toxicidad, por el contrario a una concentración baja (< 100 ppm) promueven el crecimiento, aumentan la tasa fotosintética y enzimas de respuesta antioxidante (Du et al., 2017; Reddy et al., 2016). Las plantas perciben a los NMs como estrés oxidativo, por lo que el principal mecanismo de señalización es la producción de especies reactivas de oxigeno (ROS) y Ca2+ (Sosan et al., 2016). Aguas abajo se activa el óxido nítrico para mitigar el estrés oxidativo. Las hormonas como el ácido abscísico (ABA), ácido salicílico, ácido jasmónico y etileno también juegan un papel importante como señalizadoras (Vankova et al., 2017). La absorción de los NMs en las plantas depende de las propiedades fisicoquímicas como el tamaño, la morfología y composición química. Además la interacción con microorganismos en el suelo, ácidos húmicos, materia orgánica e iones de sales interfieren en la absorción (Alharby et al., 2016; Dimkpa et al., 2015; Feng et al., 2013; Grillo et al., 2015; Wang et al., 2016). Las plantas pueden absorber a los NMs de forma intacta o mediante una disolución en la superficie radicular cuando se aplican en el suelo (Wang et al., 2017a; Zhang et al., 2017). Cuando se aplican de manera foliar se absorben de manera intacta a través de los estomas y después se crea una disolución dentro de la planta en el apoplasto (Schymura et al., 2017). Las nanopartículas (NPs) pueden penetrar 2 mediante endocitosis, formación de poros o plasmodesmata, después de internalizarse se pueden transportar vía simplástica y apoplástica (Pérez-de-Luque, 2017). Se ha observado que las NPs de cobre promueven el crecimiento e inducen respuestas de defensa en las plantas. También se ha demostrado que las NPs de cobre recubiertas son menos tóxicas que las NPs libres y que el sulfato de cobre (Aruna et al., 2015; Pradhan et al., 2015). En plantas de tomate las NPs de cobre aumentan el vigor de las plantas y el contenido de licopeno de los frutos (Juárez-Maldonado et al., 2016). El quitosán es uno de los polímeros que se está utilizando para el recubrimiento de NMs debido a su gran capacidad de reticulación e intercambio catiónico en soluciones ácidas y gran afinidad hacia a los iones metálicos (Guibal et al., 2014). Este polímero se utiliza como bioestimulante y para inducir respuestas de defensa contra patógenos en las plantas mediante la producción de H2O2 y óxido nítrico que regulan la expresión de genes relacionados a estrés biótico y abiótico, respectivamente (Ali et al., 2011; Zhang et al., 2011). En las superficies agrícolas, el estrés salino es uno de los diferentes tipos de estrés abiótico de gran importancia a nivel mundial, ya que se estima que alrededor del 6% de la superficie es afectada por éste tipo de estrés (Parihar et al., 2015). El sodio ingresa a la célula a través de los canales catiónicos no selectivos, después se desencadenan cascadas de señalización de Ca2+, ROS y hormonas. Aguas abajo se activan mecanismos de desintoxicación celular como el intercambiador de Na+/H+, mecanismos de transporte de Na+ a través de la vía extremadamente sensible a la sal (SOS) y estrategias de protección osmótica (Deinlein et al., 2014). Algunos nanomateriales han mostrado efectos positivos en combinación con el estrés salino, mejoran la tasa fotosintética, el crecimiento, modifican las barreras apoplásticas de las raíces para controlar la entrada de Na+ y reducen el contenido de malondialdehido (MDA), H2O2 y fuga de electrolitos (Khan et al., 2017; Rossi et al., 2017). Por lo tanto, se desarrolló este trabajo de investigación con los siguientes objetivos planteados."