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Compatible solutes and metabolites accumulation does not explain partial desiccation tolerance in Hymenoglossum cruentum and Hymenophyllum dentatum (Hymenophyllaceae) two filmy ferns with contrasting vertical distribution

Primer Autor	Bravo, Leon A.
Co-autores	Fallard, Ana Rabert, Claudia Reyes-Diaz, Maryorie Alberdi, Miren
Título	Compatible solutes and metabolites accumulation does not explain partial desiccation tolerance in Hymenoglossum cruentum and Hymenophyllum dentatum (Hymenophyllaceae) two filmy ferns with contrasting vertical distribution
Editorial	PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD
Revista	ENVIRONMENTAL AND EXPERIMENTAL BOTANY
Lenguaje	en
Resumen	Hymenoglossum cruentum (Cay.) Presl. and Hymenophyllum dentatum (Cay.) are poikilohydric partial desiccation tolerant (PDT) epiphytic filmy ferns with contrasting vertical distributions. H. cruentum is restricted to trunk base (ground to 1 m), and H. dentatum is more generalist growing from the ground up to 9 m in the host. Vertical distribution has been related to interspecific differences to cope with greater desiccating conditions such as low humidity and high irradiance. PDT plants exhibit a series of mechanisms that allow them to better tolerate severe dehydration that include the accumulation of compatible solutes, and the de novo synthesis of proteins and free sugars that are thought to protect cellular structure during cycles of desiccation-rehydration. Therefore, inter specific differences in the capacity to accumulate compatible solutes and metabolites during desiccation-rehydration may explain differences in vertical distribution between these two "filmy fern" species. The contents of proline, glycine betaine, soluble sugars, total proteins, and pigments of the photosynthetic system were evaluated during a cycle of desiccation-rehydration in H. cruentum and H. dentatum. The latter exhibited a more rapid desiccation-rehydration cycle in contrast to the former. Soluble sugars, proline, and pigment contents decreased in the dehydrated state. The two filmy ferns did not exhibit a major accumulation of proline (lower than 8 mu mol g(-1) DW) or glycine betaine (lower than 4 mg g(-1) DW) which contrasts with other higher plants exposed to water deficit. Both species exhibited an elevated sugar concentration in the hydrated state, which decreased during desiccation by approximately 2.5-fold. These results differ from previous studies on other desiccation tolerant higher-plants but agree with results from bryophytes. We concluded that accumulation of conventional compatible solutes of higher plants is not part of the dehydration induced mechanisms conferring desiccation tolerance in filmy ferns, and do not explain interspecific differences in vertical distribution of the two species. Therefore, partial desiccation tolerance of filmy ferns probably relies on preformed structural rather than induced biochemical mechanisms, suggesting similarities of Hymenophyllaceae (primitive ferns) with bryophytes. Hymenoglossum cruentum (Cay.) Presl. e Hymenophyllum dentatum (Cay.) son helechos epifitos poiquilohídricos tolerantes a la desecación parcial (PDT) con distribuciones verticales contrastantes. H. cruentum se limita a la base del tronco (desde el suelo hasta 1 m), mientras que H. dentatum es más generalista, creciendo desde el suelo hasta 9 m en el hospedante. La distribución vertical se ha relacionado con diferencias interespecíficas para afrontar condiciones de mayor desecación, como baja humedad y alta irradiancia. Las plantas PDT presentan una serie de mecanismos que les permiten tolerar mejor la deshidratación severa, incluyendo la acumulación de solutos compatibles y la síntesis de novo de proteínas y azúcares libres, que se cree que protegen la estructura celular durante los ciclos de desecación-rehidratación. Por lo tanto, las diferencias interespecíficas en la capacidad de acumular solutos y metabolitos compatibles durante la desecación-rehidratación podrían explicar las diferencias en la distribución vertical entre estas dos especies de helechos. Los contenidos de prolina, glicina betaína, azúcares solubles, proteínas totales y pigmentos del sistema fotosintético se evaluaron durante un ciclo de desecación-rehidratación en H. cruentum y H. dentatum. Este último exhibió un ciclo de desecación-rehidratación más rápido en contraste con el primero. Los contenidos de azúcares solubles, prolina y pigmentos disminuyeron en el estado deshidratado. Los dos helechos peliculares no exhibieron una acumulación importante de prolina (menor de 8 mu mol g(-1) PS) o glicina betaína (menor de 4 mg g(-1) PS), lo que contrasta con otras plantas superiores expuestas al déficit hídrico. Ambas especies exhibieron una concentración elevada de azúcar en el estado hidratado, que disminuyó durante la desecación en aproximadamente 2,5 veces. Estos resultados difieren de estudios previos en otras plantas superiores tolerantes a la desecación, pero concuerdan con los resultados de las briofitas. Concluimos que la acumulación de solutos compatibles convencionales de plantas superiores no forma parte de los mecanismos inducidos por la deshidratación que confieren tolerancia a la desecación en helechos peliculares, y no explica las diferencias interespecíficas en la distribución vertical de ambas especies. Por lo tanto, la tolerancia parcial a la desecación de los helechos peliculares probablemente dependa de mecanismos estructurales preformados, más que de mecanismos bioquímicos inducidos, lo que sugiere similitudes entre las Hymenophyllaceae (helechos primitivos) y las briofitas.
Tipo de Recurso	Artículo original
Description	Esta investigación fue apoyada por el proyecto FONDECYT No. 1090397 y 1120964. This research was supported by FONDECYT project No. 1090397 & 1120964.
doi	10.1016/j.envexpbot.2018.02.002
Formato Recurso	pdf
Palabras Claves	Betaine Photosynthetic pigments Proline Resurrection plants Soluble sugars Partial desiccation tolerance Betaína pigmentos fotosintéticos Prolina Plantas de resurrección Azúcares solubles Tolerancia parcial a la desecación
Ubicación del archivo	http://dx.doi.org/10.1016/j.envexpbot.2018.02.002
Categoría OCDE	Plant Sciences# Environmental Sciences
Materias	Betaine Photosynthetic pigments Proline Resurrection plants Soluble sugars Partial desiccation tolerance Betaína pigmentos fotosintéticos Prolina Plantas de resurrección Azúcares solubles Tolerancia parcial a la desecación
Disciplinas de la OCDE	Botánica Bioquímica Otras Especialidades de la Biología
Versión del recurso (Recomendado-único)	version publicada
Tipo de ruta	hibrida verde
Access Rights	metadata
Derechos de acceso	metadata
Id de Web of Science	WOS:000431934600027
Título de la cita (Recomendado-único)	Compatible solutes and metabolites accumulation does not explain partial desiccation tolerance in Hymenoglossum cruentum and Hymenophyllum dentatum (Hymenophyllaceae) two filmy ferns with contrasting vertical distribution
Identificador del recurso (Mandatado-único)	Artículo original
Editorial	PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD
Revista/Libro	ENVIRONMENTAL AND EXPERIMENTAL BOTANY
Categoría WOS	Ciencias Vegetales Ciencias Ambientales
ISSN	0098-8472
Idioma	en
Referencia del Financiador (Mandatado si es aplicable-repetible)	ANID FONDECYT 1090397 ANID FONDECYT 1120964
Descripción	This research was supported by FONDECYT project No. 1090397 & 1120964.
Formato	pdf
Página de inicio (Recomendado-único)	272
Página final (Recomendado-único)	279
Entidad financiadora	ANID FONDECYT 1090397#ANID FONDECYT 1120964