Biochemical responses to iron deficiency in kiwifruit (Actinidia deliciosa)

Abstract

A comparative study of two kiwifruit genotypes (Actinidia deliciosa (A. Chev.) C.F. Liang et A.R. Ferguson var. deliciosa) with different tolerance to iron (Fe) deficiency was conducted to identify biochemical features associated with tolerance to Fe deficiency. After 14 days of growth in hydroponic culture under Fe-deficient and Fe-sufficient conditions, leaf chlorophyll concentration, activities of ferric chelate reductase (FCR), phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPC) and citrate synthase in root extracts, concentrations of organic acids in roots, leaves and xylem sap, and xylem sap pH were measured. In response to Fe deficiency, the tolerant genotype D1 showed: (i) higher FCR activity associated with a longer lasting induction of FCR; (ii) higher PEPC activity; (iii) higher concentrations of citric acid in roots; and (iv) lower xylem sap pH compared with the susceptible genotype Hayward. These findings imply that induction of FCR and PEPC activities in roots in response to Fe deficiency are important physiological adaptations enabling Fe-efficient kiwifruit plants to tolerate Fe deficiency.

Respuestas Del Sistema De Absorción De Hierro en Las Raíces De Los Cítricos Ante Diferentes Condiciones Clorosantes Del Medio

“…Esta estimulación de la enzima PEPC ante la deficiencia de Fe es coincidente con los resultados obtenidos en otras plantas como Beta vulgaris (Andaluz et al, 2002), Pisum sativum (Jelali et al, 2010b), Actinidia deliciosa (Rombolá et al, 2002) López-Millán et al, 2000). La inducción de este enzima también se asocia con la tolerancia de distintos genotipos de Prunus a la clorosis férrica (Jiménez et al, 2011).…”

“…Por el contrario, la actividad de la enzima ACO de la raíz no se vio alterada por la deficiencia de Fe, lo que probablemente contribuye a la acumulación de citrato en las raíces de las plantas -Fe. Otras especies vegetales como tomate , soja (Zocchi et al, 2007), remolacha azucarera (López-Millán et al, 2000), guisante (Jelali et al, 2010a) y kiwi (Rombolá et al, 2002) también registraron un aumento significativo de la concentración de citrato en su sistema radical en respuesta a la deficiencia de Fe. En la mayoría de los casos, este efecto estuvo acompañado de un aumento en las actividades de las enzimas CS y ACO (Zocchi et al, 2007;López-Millán et al, 2000Jelali et al, 2010a).…”

“…Además, el incremento de la capacidad de reducción parece ser fundamental para determinar la mayor o menor tolerancia de un genotipo a la clorosis férrica. Este hecho se ha descrito en cultivos herbáceos, como judía (Krouma et al, 2006), garbanzo , alfalfa (Andaluz et al, 2009;M'sehli et al, 2009) y guisante (Jelali et al, 2010a); y también en leñosos, como peral (Tagliavini et al, 1995), vid (Tagliavini y Rombolá, 2001), kiwi (Rombolá et al, 2002), melocotonero (Gogorcena et al, , 2004 y cítricos (Treeby y Uren, 1993; Manthey et al, 1994;Li et al, 2004;Rivera-Ortíz, 2007). De esta manera, la estrecha relación entre la capacidad de reducción de la enzima FC-R de las raíces y la susceptibilidad a la clorosis férrica se puede utilizar como criterio de selección para la tolerancia a la clorosis de hierro en genotipos nuevos de plantas leñosas (Dell'Orto et al, 2000;Gogorcena et al, 2004;Castle et al, 2009).…”

“…La respuesta del metabolismo de los ácidos orgánicos (ciclo de Krebs) inducida por la clorosis férrica, ha sido objeto de estudio en diversas especies, registrándose un aumento de las concentraciones de éstos (principalmente citrato y malato) en diferentes partes de la planta como raíces, hojas y xilema (Jones, 1998;Schmidt, 1999;Marschner y Römheld, 1995;Fournier et al, 1992;Rabotti et al, 1995;López-Millán et al, 2000Rombolá et al, 2002;Jelali et al, 2010b).…”

“…En este sentido, se ha observado el incremento en la concentración de citrato y malato de la savia de las plantas cultivadas en ausencia de Fe Rombolá et al, 2002), y se ha descrito la proteína FRD3 como responsable de la carga de citrato en el xilema (Durret et al, 2008). Una proporción significativa de los aniones producidos en las raíces entran a formar parte del pool de compuestos del xilema.…”