Repositorio
Institucional

Gallardo-Cerda, Jorge

Bravo, Leon A.

Corcuera, Luis J.

Leaf seasonal accumulation of a 47-kDa dehydrin and changes in its cryoprotective activity in Nothofagus dombeyi (Mirb.) Blume

EDICIONES UNIV, CONCEPCION

GAYANA BOTANICA

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Nothofagus dombeyi (Mirb.) Blume is an evergreen tree, pioneer in habitats subject to unfavorable environmental conditions as nighttime freezing temperatures and low water content. It inhabits zones characterized by cold Winter with freezing temperature and Spring frosts reaching to -5 degrees C. Furthermore, it has the capacity to maintain a functional photosynthetic apparatus at low temperatures. We postulated that N. dombeyi is capable to accumulate dehydrins in leaves in response to cold. Seasonal variation in dehydrins, soluble total proteins, and cryoprotective activity in vitro of protein extracts of N. dombeyi leaves were analyzed during the years 2004 and 2005. A dehydrin-like protein of 47-kDa was immunologically identified; this protein was present only in Winter and Spring. The highest accumulation of this protein and the maximal in vitro cryoprotective activity was found during Spring. The leaf total protein extract of this season preserved the 100% of lactate dehydrogenase (LDH) enzyme activity after 5 freeze/thaw cycles in liquid nitrogen adding 10 mu g/ml of total proteins extract. The soluble protein concentration increased from 1.8 mg/g in Summer to 4.8 mg/g in Fall on base of fresh weight, and declined through Winter and Spring. The 47-kDa dehydrin may be related to cold hardiness of leaf tissue in overwintering N. dombeyi. We conclude that cell dehydration caused by freezing is the main factor involved in the triggering of 47-kDa dehydrin accumulation in leaves of N. dombeyi. The accumulation of reactive oxygen species (ROS) by oxidative stress product of high irradiance and frosts during Spring, and their role in the triggering of the 47-kDa dehydrin accumulation in leaves of N. dombeyi is discussed.#Nothofagus dombeyi (Mirb.) Blume es un árbol de hoja perenne, pionero en hábitats sujetos a condiciones ambientales desfavorables como temperaturas nocturnas bajo cero y bajo contenido de agua. Habita zonas caracterizadas por inviernos fríos con temperaturas bajo cero y heladas primaverales que alcanzan los -5 °C. Además, tiene la capacidad de mantener un aparato fotosintético funcional a bajas temperaturas. Postulamos que N. dombeyi es capaz de acumular deshidrinas en las hojas en respuesta al frío. Se analizó la variación estacional de las deshidrinas, las proteínas totales solubles y la actividad crioprotectora in vitro de extractos proteicos de hojas de N. dombeyi durante los años 2004 y 2005. Se identificó inmunológicamente una proteína similar a la deshidrina de 47 kDa; esta proteína estuvo presente solo en invierno y primavera. La mayor acumulación de esta proteína y la máxima actividad crioprotectora in vitro se encontraron durante la primavera. El extracto proteico total de las hojas de esta temporada conservó el 100% de la actividad de la enzima lactato deshidrogenasa (LDH) después de 5 ciclos de congelación/descongelación en nitrógeno líquido con adición de 10 μg/ml de extracto proteico total. La concentración de proteína soluble aumentó de 1,8 mg/g en verano a 4,8 mg/g en otoño en base al peso fresco, y disminuyó durante el invierno y la primavera. La deshidrina de 47 kDa puede estar relacionada con la resistencia al frío del tejido foliar en N. dombeyi que sobrevive al invierno. Concluimos que la deshidratación celular causada por la congelación es el factor principal involucrado en el desencadenamiento de la acumulación de deshidrina de 47 kDa en las hojas de N. dombeyi. Se discute la acumulación de especies reactivas de oxígeno (ROS) por el producto del estrés oxidativo de la alta irradiancia y las heladas durante la primavera, y su papel en el desencadenamiento de la acumulación de deshidrina de 47 kDa en las hojas de N. dombeyi.

Artículo original

This research was supported by FONDECYT 1030663. JG was financed by a doctoral fellowship granted by CONICYT.

Esta investigación fue financiada por FONDECYT 1030663. JG recibió financiación mediante una beca doctoral otorgada por CONICYT.

10.4067/S0717-66432012000100002

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Perenne

árbol

antigua aclimatación

proteínas

Evergreen

tree

old acclimation

proteins

BETULA-PUBESCENS EHRH.

ACLIMATACIÓN AL FRÍO

ACTIVIDAD ANTICONGELANTE

DESHIDRINA CÍTRICA

PROTEÍNAS

LOCALIZACIÓN

EXPRESIÓN

TOLERANCIA

CORTEZA

BETULA-PUBESCENS EHRH.

COLD-ACCLIMATION

ANTIFREEZE ACTIVITY

CITRUS DEHYDRIN

PROTEINS

LOCALIZATION

EXPRESSION

TOLERANCE

BARK

Perenne

árbol

antigua aclimatación

proteínas

Evergreen

tree

old acclimation

proteins

BETULA-PUBESCENS EHRH.

ACLIMATACIÓN AL FRÍO

ACTIVIDAD ANTICONGELANTE

DESHIDRINA CÍTRICA

PROTEÍNAS

LOCALIZACIÓN

EXPRESIÓN

TOLERANCIA

CORTEZA

BETULA-PUBESCENS EHRH.

COLD-ACCLIMATION

ANTIFREEZE ACTIVITY

CITRUS DEHYDRIN

PROTEINS

LOCALIZATION

EXPRESSION

TOLERANCE

BARK

Botánica

Bioquímica

Biología (Teórica, Matemática, Criobiología y Ritmos Biológicos)

Leaf seasonal accumulation of a 47-kDa dehydrin and changes in its cryoprotective activity in Nothofagus dombeyi (Mirb.) Blume

GAYANA BOTANICA

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ANID CONICYT FONDECYT 1030663

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Plant Sciences

Ciencias de las plantas

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