Expresión de la actividad enzimática de citrocromo p450 en una planta (Cyperus laxus) fitorremediadora de suelos contaminados por hidrocarburos Public Deposited
Cyperus laxus Lam, se cultivó en un suelo contaminado con hidrocarburos y en un suelo modelo (agrolita) para determinar el efecto de hidrocarburos derivados del petróleo en la actividad EROD (7-etoxyresorufina O-deetilasa) citocromo P450 en raíces. La motivación para realizar este estudio se deriva del interés mundial reciente en la fitorremediación de suelos contaminados, así como de la falta de conocimientos de los mecanismos a través de los cuales se lleva a cabo la remediación. Por dichas razones es importante determinar la actividad EROD CYP450, que participa en la primera etapa de degradación de xenobióticos. La fitorremediación, es decir el uso de plantas para la degradación de compuestos xenobióticos, presenta desafíos que incluyen a los mecanismos de inducción enzimática que las plantas desarrollan frente a los hidrocarburos que contaminan un suelo. El alcance de la fitorremediación se evaluó en un suelo contaminado con diferentes contenidos de humedad. Se utilizaron unidades experimentales con 6.5 kilogramos de suelo contaminado (173 mg de HTP g-1 de suelo seco). De lo anterior se obtuvo una tasa de remoción promedio de 3.46 mg HTP g-1 de suelo seco (48%) en las unidades experimentales con 60% de humedad. También se determinó la remoción de diferentes fracciones de HTP en las muestras después de 24 meses de cultivo en condiciones de invernadero; la fracción más fácilmente degradada fue la de hidrocarburos alifáticos (60%), seguida por la fracción de hidrocarburos aromáticos (51%), y por último la fracción de hidrocarburos polares (24%). Los experimentos a corto plazo (hasta 13 días) con suelo modelo (agrolita) demostraron que hay dos actividades EROD CYP450 en raíces que contribuyeron al total detectado; el 60% de la actividad enzimática fue atribuida a la fracción citosólica y el 40% a la fracción microsomal. Los resultados de la actividad EROD CYP450 en la fracción microsomal de las raíces sugirieron que esta actividad se podría asociar al ciclo de reproducción de la planta (expresado como florecimiento). Los comportamientos similares entre la actividad enzimática y el florecimiento fueron más evidentes en presencia de hidrocarburos. La presencia de hidrocarburos indujo la actividad EROD CYP450 hasta 6.5 veces mayor que la actividad obtenida sin hidrocarburos. Según nuestro conocimiento, éste es el primer trabajo que intenta construir vínculos entre la presencia de los hidrocarburos en la rizosfera de la planta, el posible carácter inducible de la actividad EROD CYP450 en raíces y la capacidad del fitorremediación de C. laxus en suelos altamente contaminados por hidrocarburos.
Laboratory and greenhouse experiments with a plant (Cyperus laxus Lam) cultivated on hydrocarbon contaminated soil and spiked soil model were conducted to determine the effect of hydrocarbons on the cytochrome P450 EROD (7- ethoxyresorufin O-deethylase) enzymatic activity in roots. The motivation for this study comes from the recent worldwide interest paid to phytoremediation of contaminated soils. This alternative technology presents challenges including the role of enzymatic induction mechanisms developed by plants when hydrocarbons are the specific contaminants in soil. The extent of phytoremediation at different contaminated soil moistures was measured using 6.5 kg contaminated soil pots (173 mg total petroleum hydrocarbons (TPH) g-1 of dry soil). Average removal rate of 3.46 mg TPH g-1dry soil month-1 with 60% soil moisture was observed. Hydrocarbon fractions removal was also determined: the aromatic fraction was 60% removed; aliphatic, 51%; and polar 24% after 24 months greenhouse culture. Short term experiments (up to 13 days) with spiked perlite demonstrated that two EROD activities in roots contributed to the total detected; 60% was attributed to the cytosolic and 40% to the microsomal. Results from CYP450 EROD-activity in roots microsomal fractions suggested that such activity could be associated to the plant reproduction life-cycle (denoted by flowering). The link between enzymatic activity and flowering was more evident in the presence than in the absence of hydrocarbons. Moreover, hydrocarbons induced CYP450 EROD-activity up to 6.5-fold. To our knowledge this is the first work trying to build links between the hydrocarbon-inducible character of CYP450 EROD-activity in roots and the phytoremediation ability of C. laxus in highly contaminated soils.
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