Sobre el Ascophyllum nodosum

Avances en el uso de extracto de
Ascophyllum nodosum en uvas
Ana Alves, PhD
Market Development Scientist, Latin America
Acadian Seaplants Limited
Nova Scotia, Canada
Avances en el uso de extracto de
Ascophyllum nodosum en uvas
• Sobre el Ascophyllum nodosum y su extracto
• Sobre el efecto del extracto de algas en las plantas
• Efecto “hormonal”
• Efecto de Tolerancia a estreses
• Ejemplos de usos en vid
• Sobre como el extracto de alga lleva a estos efectos en las plantas
• Conclusiones
Sobre el Ascophyllum nodosum
Sobre el Ascophyllum nodosum
• Algas pardas (Phaeophyceae)
• Família: Fucaceae
• Habitat: región entre marés, águas frias
Adaptadas a condiciones ambientales extremas
Sobre el extracto de A.
nodosum
Complex Polysaccharides
 Alginates
Complexing agents
 Fucose containing polymers
 Laminarin
 Immuno-stimulation
 Mannitol (Sugar Alcohol)
 Chelating agent
 Other Oligosaccharides
 Elicits pathogen defenses
 Fucosterol derivates
 Amino Acids
 Building blocks for life
 Micronutrients – Zn, Mg, Fe
 Essential for plant growth
 Betaines and others Osmo-protectants
 - Water-related stresses
 Cytokinin-like activity
 - Increased cell division
 Gibberellin-like activity
 - Cell elasticity & plasticity
(Acadian Seaplants Research team; Khan et al., 2009)
Sobre el extracto de A. nodosum
Factores que podem influenciar en la composición del extracto
• Manejo de la alga
• Cosecha y preprocesamiento
• Composicion de especies de
algas y otros
• Processo de extracción
• Concentración, adicción y
otros processos
Efectos de los extractos de A.
nodosum
•
•
•
•
•
•
Tolerância a estresés
Desarollo de raíces
Emergencia y vigor de plántulas
Desarollo vegetativo
Floración
Frutos y granos
• Producción y calidad
Algunos ejemplos de usos de
extractos de A. nodosum en vid
(Vitis vinifera)
Usos de extractos de A. nodosum
• Effecto en producción y calidad
Variedad: Thompson Seedless
Región: Ovalle , Chile
Aplicaciones: primeras aplicaciones en el desarollo del fruto (baya 5mm; 78mm y 10mm)
Testigo comercial
Extracto A. nodosum 3l/ha
Extracto A. nodosum 5l/ha
(Carvajal, 2009)
Usos de extractos de A. nodosum
• Effecto en producción y calidad
Variedad: Thompson Seedless
Región: Ovalle , Chile
Aplicaciones: primeras aplicaciones en el desarollo del fruto (baya 5mm; 78mm y 10mm)
Testigo comercial
Extracto A. nodosum 3l/ha
Extracto A. nodosum 5l/ha
(Carvajal, 2009)
Usos de extractos de A. nodosum
• Effecto en producción y calidad
Variedad: Thompson Seedless
Región: Petrolina (PE), Brasil
Aplicaciones: 1 en riego 15 días entes de la poda y 4 foliares en: pre-floracion y
desarollo de fruto (bayas: 2mm; 4 – 5mm; 6- 8mm)
Caracteristicas del fruto
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
16.14a 16.1a
14.37b
Testigo
4.93c
ANE 5l/ha
5.8abc 6.37ab
ANE 20l/ha
0.38 c 0.45a 0.42 ab
Peso baya(g)
SST Brix
Acidez (mg/100ml)
(Menezes et al., en processio de publicación, 2013)
Usos de extractos de A. nodosum
• Effecto en la pos cosecha de frutos
Variedad:Ruby Seedless
Región: Cutler, California, USA
Aplicaciones: 6 foliares en: desarollo de brote, desarollo baya y verasion
Percentaje de tallos verdes
percenteje
Numero de baya
rompidas/racimo
93.3
95
90
85
Rompimiento de bayas en
almacienamiento
80
80
75
70
15
14.4
8.8
10
5
0
Testigo
Testigo
ANE
ANE
Evaluaciones a los 37 días después de cosecha
(almacienamiento comercial).
(Acadian Seaplants team, not published, 2009)
¿Como o el extracto de
A. nodosum lleva a estos efectos
en las plantas?
¿Como o el extracto de A. nodosum lleva
a los efectos en las plantas?
Concentración de regualdores de desarollo en extractos de algas comerciales (ng g-1 de peso seco)
(Wally et al., 2012)
¿Como o el extracto de A. nodosum lleva a
los efectos en las plantas?
Stimuli
Stimuli
Stimuli
Stimuli
Stimuli
¿Como o el extracto de
A. nodosum lleva a estos efectos
en las plantas?
•
•
•
•
•
Desarollo de raíces
Emergencia y vigor de plántulas
Desarollo vegetativo
Floración
Frutos y granos
Efectos de los extractos de A. nodosum
“Citokinin like effects”
Tratamientos foliares en plantas de Arabidopsis thaliana
Testigo
(Khan et al., 2010)
Citocinina
A. nodosum extract
Efectos de los extratos de A. nodosum
“Citokinin like effects”
Activar el promotor ARR5  lleva
a expreción de GUS
48h después de tratado
5 dias despues de tratado
Testigo
ANE
7 DAT (12 dias total)
(Wally et al., 2012)
Efectos de los extratos de A. nodosum
UPLC-ESI-MS/MS
(Wally et al., 2012)
Aumento e los niveles de citoquinin …
Efectos de los extratos de A. nodosum
qRT- PCR
(Wally et al., 2012)
…por “up regulation” de genes
Efectos de los extratos de A. nodosum
qRT- PCR
…por “down regulation” de genes
… y inibidor de genes de repression de CK
(Wally et al., 2012)
¿Como el extracto de A. nodosum
lleva a estos efectos “Citokinin
like” en las plantas?
Sensibilización
de la planta
Alteración de
la expreción
genica
Nuevo
equilibrio
hormonal
¿Como o el extracto de
A. nodosum lleva a estos efectos
en las plantas?
• Tolerancia a estrés
• Temperaturas extremadas
• Salinidad
• Estrés biotico
Estrés abiotico
Salinity
Drought
Chilling
Heat
Excess Reactiave Oxygen Species (ROS) Production
Lipid
Peroxidatio
n
(Adapted from: Handbook of Plant and Crop Stress, 1999)
Protein
denaturatio
n
Oxidative stress in plants
Changes in cellular
structure and function
Cell death
DNA
damage
Efectos de los estractos de A.
nodosum
Tolerância al estrés abiotico
• Estrés por bajas temperaturas
-5.5oC por 48 horas
ANAE
Arabidopsis thaliana generalmente
sobrevive hasta -2.6oC
Testigo
Testigo
SWE
(Rayirath et al., 2009; Nair et al., 2012)
Efectos de los extratos de A. nodosum
Tolerância al estrés abiotico
• Estrés por bajas temperaturas
(Rayirath et al., 2009)
Control
SWE
-3.5° C
Efectos de los extratos de A. nodosum
Tolerância al estrés abiotico
• Estrés por bajas temperaturas
PCR
• Genes involucrados con
degradación de clorofila
Ctrl SWE EtOA
Menor degradación de
cloroplastos
(Rayirath et al., 2009)
Efectos de los extratos de A. nodosum
Tolerância al estrés abiotico
• Estrés por bajas temperaturas
• Acumulación de proline y
otros compuestos
• Sintese de prolina
•
genes P5CS1 y P5CS2
(Nair et al., 2012)
Efectos de los extratos de A. nodosum
Tolerância al estrés abiotico
• Estrés por bajas temperaturas
• Acumulación de azucares y
tolerancia a frío
• Aumento en concentración de
azúcares solubles totales
Punto de congelamiento
(Rayirath et al., 2009)
¿Como o el extracto de A. nodosum lleva
a estos efectos en las plantas?
Pré acondicionamento
“Priming effect”
Cambios en la exprección génica
Genes de
respuesta al
frío
RD29A, COR19A
y otros
Genes de
la
clorofilase
AtCHL1 y
AtCHL2
Inducción sistemica de respuestas metabólicas
Concentración
de solutos
Sintesis de
compuestos
osmoprotectores
Acumulación
de osmoprotectores
Integridad
de las
mebranas
Efectos dos extractos de A. nodosum
Tolerancia al estresés abiotico
• Estresés hídrico
 100% de agua
 50% de agua
(Spann & Little, 2011)
Efectos de los extractos de A. nodosum
Tolerancia al estresés abiotico
• Estresés hídrico
(Spann & Little, 2011)
as
¿Como o el extracto de A. nodosum lleva
a estos efectos en las plantas?
Tolerancia al estresés abiotico
• Estresés hídrico
Ajuste
osmotico
Antioxidant
es
Betainas y
otros
Sistema de
raices
Mejor uso
de agua
(Rayirath et al., 2009; Nair et al., 2012)
Efeitos dos extratos de A. nodosum
Tolerancia al estresés abiotico
• Estresés por salinidad
(Acadian Seaplants team, not published)
Efectos de los extratos de A.
nodosum
Tolerancia al estresés abiotico
• Estresés por salinidad
ANE y
compuestos
( Jitesh et al, 2012)
Analises de
expressión
genica
Estudio de mutantes
para algunos genes
detectados
Salt stress 100 mM
Efectos de los extractos de A.
nodosum
Tolerancia al estresés abiotico
• Estresés por salinidad
• Reducción de la translocación de sales
• Control osmótico
• Acumulación de compuestos antioxidantes
• Pré condicionamiento
(Acadian Seaplants team, not published; Jitesh et al, 2012)
• Regulación génica
• “Up-regulation” de genes, cómo
prolina y glycine betaine
• “ Down- regulation”, PMEI gene
and others
Efectos de los extractos de A.
nodosum
Tolerancia a estresés biótico
Plasmopora viticola en uvas
(Lizzi et al, 1998)
Efectos de los extratos de A. nodosum
Tolerancia a estresés biótico
Modelo: Pseudomonas syringae pv. Tomato DC3000
Extratos de CTRL: testigo con água
ANE : extracto de A. nodosum
comercial
C-ANE y E-ANE: fracciones de extracción
Severidade 2días após inoculação
(Jayaraj et al., 2010)
(Subramaniana et al., 2011)
Resistencia Induzida en plantas
Sensibilización
de la célula
Señales bioquímicos Kinases, íons calcio, H2O2, LOX
Ativación de genes de defesa
Ativación de mecanismos de defesa
Señales sistémicos
Acido salecilico, Acido
jasmonico, etileno y otros
Ativación de mecanismos de defesa
Cambios fisiológicos en la planta
(Agrios, 2005)
Resistencia Inducida
Efeitos dos extratos de A.
nodosum
Mecanismos de resistência en pepino a Fusarium oxysporum
PO activity (units/mg protein)
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
Control
12
24
Spray
48
72
Time (h)
Drench
96
Spray+Drench
Actividad de Peroxidase (PO)
(Jayaraj et al., 2010)
(Jayaraj et al., 2010)
Efeitos dos extratos de A. nodosum
Tolerancia a estresés biótico
Modelo: Pseudomonas syringae pv. Tomato DC3000 em A. thaliana
“nsLTP”
Fitoalexinas
DPF1.2
Acido Jasmonico
(Subramanian et al., 2011)
80
Disease Index (%)
Acidos graxos
esterois
ANE
60
C-ANE
40
E-ANE
20
Control
0
Col-0
NahG
jar 1
¿Como el extracto de A. nodosum
lleva a tolerancia a estrés?
“Priming
effect”
Inducción
de
resistência
Antioxidan
tes
Regulació
n
osmótica
Protectores
osmóticos
Alteración
de la
expressión
genica
Resumen
Discusión de conceptos y apliciones
Efecto Inductor
Desarollo, crecimento, sanidad
Produtividad y calidad
Extracto de alga
Bioestimulación
Microrganismos
Inducción de resistencia a
estres
 Desarollo radicular
 Pudriciones y enfermedades de suelo
 Nodulación y otras interaciones
Gracias
Thanks
Obrigada
[email protected]