Participación de enzimas generadoras de ERO en la alteración de la estructura de la capa fibrosa en embriones de maíz Público Deposited
El maíz es el principal cereal consumido en México y el tercero más importante a nivel mundial; sus granos están compuestos por el embrión, el escutelo y el endospermo, rodeados por el pericarpio. En diversas publicaciones se ha reportado la presencia de una estructura fibrosa ubicada entre el escutelo y el endospermo, y se ha determinado que está constituida por remanentes de paredes celulares colapsadas provenientes del endospermo almidonoso. Pese a que la presencia de esta estructura, denominada capa fibrosa, ha sido reportada para el maíz y otros cereales, hasta ahora no hay ningún reporte que profundice en su composición estructural y su función durante la germinación. Los objetivos de la presente investigación incluyeron 1) previo al inicio de la germinación, la caracterización histoquímica de los componentes estructurales de la capa fibrosa y la determinación de su permeabilidad mediante pruebas de difusión de colorantes. 2) Durante la germinación, la evaluación de cambios morfológicos de la capa fibrosa, asociando este proceso con la actividad de las enzimas peroxidasa de clase III (POD) y superóxido dismutasa (SOD). 3) La determinación de los cambios en la actividad de las enzimas POD y SOD durante el almacenamiento de granos de maíz en condiciones de humedad relativa y temperatura controladas, y cómo estas condiciones de almacenamiento alteran la estructura de la capa fibrosa. Se encontró que la capa fibrosa está compuesta por remanentes de paredes celulares que contienen lípidos, fenoles y glucanos β-1,3 tipo calosa. Debido a su composición, la capa fibrosa previene la difusión de componentes entre el escutelo y el endospermo al inicio de la germinación. Sin embargo, 24 horas después del inicio de la imbibición, la epidermis del escutelo presenta una serie de modificaciones que incluyen el crecimiento de las células, la perforación de algunas de sus paredes y la liberación de superóxido, peróxido de hidrógeno, fenoles y otros compuestos.
Estas modificaciones, junto con la actividad de la enzima POD favorecen la transformación de la capa fibrosa, haciendo posible la comunicación entre el escutelo y el endospermo. Se estableció que la actividad de las enzimas SOD y POD, presentes en el escutelo, está relacionada con el mantenimiento del vigor y de la capacidad germinativa de granos de maíz almacenados bajo diferentes condiciones de humedad relativa y temperatura. Se confirmó que el almacenamiento con altos niveles de humedad genera un deterioro rápido o lento en función de la temperatura, y que el almacenamiento en baja humedad y temperatura favorece la conservación de los granos por periodos prolongados. Se concluye que la capa fibrosa representa una barrera física que impide el libre flujo entre el escutelo y el endospermo. Durante el inicio de la germinación esta compartimentación resulta benéfica para el embrión al impedir que los recursos presentes difundan hacia el endospermo, sin embargo, cuando los requerimientos nutricionales aumentan al tiempo que la raíz embrionaria empieza su alargamiento, se requiere la eliminación parcial de la capa fibrosa, para que este evento se realice, la epidermis del escutelo se modifica y correlaciona con cambios en la actividad de POD y generación o liberación de compuestos reductores como fenoles, O₂ .- y H₂O₂. La POD podría participar en el proceso de eliminación de la capa fibrosa en zonas puntuales o microambientes mediante la generación de ERO cuando es necesaria la comunicación del escutelo hacia el endospermo, o bien en una forma más amplia funcionando como una enzima antioxidante, que junto con la actividad de SOD, controlen las pozas de ERO para evitar daños y mantener la integridad y funcionalidad del escutelo durante procesos que generan estrés como el almacenamiento.
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