Cambios anatómicos en raíces e hipocótilos de plántulas de Prosopis ruscifolia (Fabaceae) sometidas a estrés salino / Anatomical changes in roots and hypocotyls of Prosopis ruscifolia (Fabaceae) seedlings exposed to saline stress

ResumenProsopis ruscifolia es una especie arbórea pionera en áreas inundadas o salinas. El objetivo de este trabajo fue determinar cambios anatómicos en raíces e hipocótilos de plántulas de P. ruscifolia sometidas a estrés salino, bajo condiciones controladas. Las semillas se recolectaron en bosques nativos de la Región Chaqueña Occidental de Argentina. Las semillas se sembraron sobre toallas de papel humedecidas con soluciones salinas de 100, 200 y 300 mM de NaCl y un control humedecido con agua destilada. Se sembraron cuatro repeticiones de 50 semillas cada una, correspondientes a cada tratamiento, se ubicaron en cajas plásticas herméticas dentro de cámara de siembra a 27 ºC y con fotoperíodo de 12 horas. Doce días después de la siembra, se extrajeron plántulas para estudios anatómicos. Se estudiaron 35 plántulas correspondientes a cada tratamiento. Se midieron en raíces e hipocótilos las siguientes variables anatómicas: diámetro de la raíz principal e hipocótilo (µm), espesor de la corteza (µm), número de estratos celulares en la corteza, diámetro del cilindro central (µm), diámetro de la médula (µm), número de estratos celulares en el periciclo y diámetro tangencial de los vasos (µm). Se realizó ANOVA con diámetro de la raíz o hipocótilo como variable dependiente y espesor de la corteza, número de estratos celulares en la corteza, diámetro del cilindro central, diámetro de la médula, número de estratos celulares en el periciclo, diámetro tangencial de los vasos y concentración salina como variables independientes. El diámetro de la raíz disminuyó significativamente con el aumento de la concentración salina (P < 0.0001). El espesor de la corteza redujo su espesor a 100 mM (P < 0.0001) e incrementó el número de estratos celulares que la componen (P < 0.0002). El diámetro del cilindro central se redujo a la concentración salina de 100 mM (P < 0.0001) y el diámetro de la médula y el número de estratos celulares del periciclo (P < 0.0003) disminuyó progresivamente hasta 300 mM. El diámetro tangencial de los vasos (P < 0.0001) se redujo recién a 300 mM de NaCl. Estos cambios anatómicos podrían estar relacionados con la alteración de la expansión y división celular causada por la salinidad y comprometer la formación de raíces laterales y el almacenamiento de reservas. Los hipocótilos no mostraron cambios anatómicos significativos en respuesta al incremento en la salinidad, con excepción de la variación en la posición de estomas y un incremento en el espesor de la hipodermis. Estos cambios parecen indicar el estrés hídrico impuesto por el bajo potencial osmótico causado por las sales. Las plántulas de P. ruscifolia experimentaron cambios anatómicos en respuesta a las concentraciones salinas analizadas, en rasgos vinculados al almacenamiento de reservas, a la absorción y la conducción de agua y la formación de raíces laterales.

Abstract:Prosopis ruscifolia is a pioneer tree species in flooding or saline areas. The aim of this work was to assess anatomical changes in roots and hypocotyls of P. ruscifolia seedlings induced to saline stress under controlled conditions. Seeds, collected in natural forests of Western Chaco region in Argentina, were sown on paper towels moisturized with saline solutions of 100, 200 and 300 mM of NaCl, and a control group with distilled water. Four repetitions of 50 seeds per treatment were sown, located in hermetic polystyrene boxes, and included in a seeding chamber, at 27 ºC and 12 hours photoperiod. Were studied 35 seedlings from each saline concentration; these seedlings were processed 12 days after sown to obtain microscopic samples. The anatomical variables measured in roots and hypocotyls were the following: main root diameter (µm), bark thickness (µm), number of cell strata in bark, central cylinder diameter (µm), pith diameter (µm), number of cell strata in the pericycle and the tangential diameter of vessels (µm). ANOVA analysis were performed with hypocotyl and root diameters as the dependent variable, and bark thickness (µm), number of cell strata in the bark, the central cylinder diameter (µm), the pith diameter (µm), number of cell strata in the pericycle, the tangential diameter of vessels and the saline concentration as independent variables. Results showed that the root diameter decreased with increasing saline concentrations (P < 0.0001). The bark thickness decreased at 100 mM (P < 0.0001) and the number of cell strata of bark increased to 300 mM (P < 0.0002). The central cylinder diameter decreased at 100 mM saline concentration (P < 0.0001) and the number of cell strata of the pericycle and the pith diameter reduced progressively until 300 mM. The tangential diameter of vessels decreased at 300 mM. These anatomical changes suggested alterations in the expansion and cell division caused by the salinity, and could limit lateral roots formation and reserves storage. Hypocotyls did not show significant anatomical changes in response to increasing salinity, with exception of stomata position and an increase of the hypodermis thickness. These changes indicated that the water stress imposed by low osmotic potential is caused by increasing saline concentration. The seedlings of P. ruscifolia experienced anatomical changes in response to tested saline concentrations in traits related to reserve storage, the absorption and conduction of water, and lateral roots formation. Rev. Biol. Trop. 64 (3): 1007-1017. Epub 2016 September 01.

Isolation of choline monooxygenase (CMO) gene from Salicornia europaea and enhanced salt tolerance of transgenic tobacco with CMO genes.

Glycinebetaine (GB) is an osmoprotectant accumulated by certain plants in response to high salinity, drought, and cold stress. Plants synthesize GB via the pathway choline → betaine aldehyde → glycinebetaine, and the first step is catalyzed by choline monooxygenase (CMO). In the present study, by using RT-PCR and RLM-RACE, a full-length CMO cDNA (1844 bp) was cloned from a halophyte Salicornia europaea, which showed high homology to other known sequences. In order to identify its function, the ORF of CMO cDNA was inserted into binary vector PBI121 to construct the chimeric plant expression vector PBI121-CMO. Using Agrobacterium (LBA4404) mediation, the recombinant plasmid was transferred into tobacco (Nicotiana tabacum). The PCR, Southern blot and RT-PCR analysis indicated the CMO gene was integrated into the tobacco genome, as well as expressed on the level of transcription. The transgenic tobacco plants were able to survive on MS medium containing 300 mmol/L NaCl and more vigorous than those of wild type with the same concentration salt treatment. In salt-stress conditions, transgenic plants had distinctly higher chlorophyll content and betaine accumulation than that of the control, while relative electrical conductivity of transgenic plants was generally lower. The results suggested the CMO gene transformation could effectively contribute to improving tobacco salt-resistance.