PAREDES CELULARES, ESTRÉS Y NUTRICIÓN ANIMAL

Paredes celulares, estrés y nutrición animal

Grupo de trabajo

Dra. Marina Ciancia – Profesora Asociada FAUBA - Investigadora Independiente CONICET

Dra. Paula Virginia Fernández – Jefa de Trabajos Prácticos FAUBA – Investigadora Adjunta CONICET

Dra. Patricia Carina Fernández – Jefa de Trabajos Prácticos FAUBA – Investigadora Adjunta CONICET

Dra. María Elena Vago – Jefa de Trabajos Prácticos FAUBA – Investigadora UCA

Lic. Víctor Martín Zelaya – Jefe de Trabajos Prácticos FAUBA – Becario Doctoral CONICET

Lic. Franco Andrés Arias Ilabaca – Ayudante de Primera FAUBA – Doctorando

Resumen

Las paredes celulares sintetizadas por las plantas y otros organismos son estructuras complejas y dinámicas que cumplen una diversidad de funciones: participan en los procesos de expansión celular, dan sostén y forma a los distintos tipos celulares, actúan como protección mecánica y barrera frente al ataque de patógenos y generan respuestas a diferentes tipos de estrés abiótico. El estudio detallado de los principales componentes de estas estructuras, fundamentalmente polisacáridos, además de proteínas, lignina y otros compuestos minoritarios, es un aspecto esencial para el aprovechamiento de cualquier recurso vegetal, dado que la pared celular constituye un porcentaje muy importante de su biomasa.

En forma más específica, nos proponemos contribuir a dilucidar el rol de la pared celular y sus polisacáridos componentes en la resistencia de las plantas a la salinidad. La salinidad de los suelos es un problema mundial que afecta la productividad de los cultivos, las comunidades microbianas, y las economías basadas en productos agrícolas. Altos niveles de salinidad inhiben el crecimiento de las raíces y de las partes aéreas fotosintéticas, limitando la disponibilidad de agua, causando daños celulares y modulando la actividad de sistemas hormonales que controlan procesos básicos como la división y elongación celular. Este objetivo se aborda mediante el estudio de diferentes sistemas: la planta modelo Arabidopsis thaliana, la leguminosa forrajera Lotus tenuis, las gramíneas halófitas del género Distichlis, la especie andina Chenopodium quinoa y soja (Glycine max).

Por otro lado, las macroalgas representan un elemento de gran importancia en los extensos ecosistemas marinos de nuestro país, desde el punto de vista ambiental y en muchos casos también como recurso económico. Los polisacáridos sulfatados sintetizados por estos organismos se utilizan en la industria alimentaria, cosmética y farmacéutica como agentes espesantes y gelificantes, y presentan también actividad antiviral, anticoagulante, antitumoral y efectos variables sobre el sistema inmune. Además de sus potenciales aplicaciones, el estudio de los componentes de la pared celular de las macroalgas aporta a la compresión de aspectos biológicos, adaptativos y evolutivos de sumo interés. En esta línea, nuestro trabajo se centra en este momento en algas verdes marinas y de agua dulce de los órdenes Bryopsidales, Cladophorales y Ulotrichales y algas rojas marinas.

Abstract

The cell walls synthesized by plants and other organisms are complex and dynamic structures that fulfill a variety of functions: they participate in the processes of cell expansion, give support and shape to the different cell types, act as mechanical protection and barrier against the attack of pathogens and give responses to different types of abiotic stress. The detailed study of the main components of these structures, mainly polysaccharides, but also to proteins, lignin and other minor compounds, is an essential aspect for the use of any plant resource, since the cell wall constitutes a very important proportion of its biomass.

More specifically, we intend to contribute to elucidating the role of the cell wall and its component polysaccharides in the resistance of plants to salinity. Soil salinity is a global problem that affects crop productivity, microbial communities, and economies based on agricultural products. High levels of salinity inhibit the growth of roots and photosynthetic aerial parts, limiting the availability of water, causing cell damage and modulating the activity of hormonal systems that control basic processes such as cell division and elongation. This objective is addressed by studying different systems: the model plant Arabidopsis thaliana, the forage legume Lotus tenuis, the halophytic grasses of the genus Distichlis, the Andean species Chenopodium quinoa, and soybean (Glycine max).

On the other hand, macroalgae represent an element of great importance in the extensive marine ecosystems of our country, from the environmental point of view and in many cases also as an economic resource. The sulfated polysaccharides synthesized by these organisms are used in the food, cosmetic and pharmaceutical industries as thickening and gelling agents, and they also have antiviral, anticoagulant, antitumor activity and variable effects on the immune system. In addition to its potential applications, the study of the components of the macroalgal cell wall contributes to the understanding of biological, adaptive, and evolutionary aspects of great interest. In this line, our work is now focused on green marine and freshwater algae of the order Bryopsidales, Cladophorales and Ulotrichales, and on red seaweeds.

Publicaciones seleccionadas / Selected publications

Salt stress on Lotus tenuis triggers cell wall polysaccharide changes affecting their digestibility by ruminants. M.E. Vago, G. Jaurena, J.M. Estevez, M.A. Castro, J.A. Zavala, M. Ciancia. Plant Physiology and Biochemistry 166, 405-415 (2021)

Gracilariopsis hommersandii, a red seaweed, source of agar and sulfated polysaccharides with unusual structures. R.A. Rodríguez Sánchez, D.J. Canelón, V.A. Cosenza, E. N. Fissore, L.N. Gerschenson, M.C. Matulewicz, M. Ciancia. Carbohydrate Polymers 213, 138 – 146 (2019)

Glucuronoarabinoxylans and other cell wall polysaccharides from shoots of Guadua chacoensis obtained by extraction in different conditions. P.V. Fernández, V.M. Zelaya, L. Cobello, A.S. Vega, M. Ciancia. Carbohydrate Polymers 226, 115313 (2019)

Glucuronoarabinoxylans as major cell walls polymers from young shoots of the woody bamboo Phyllostachys aurea. V.M. Zelaya, P.V. Fernández, A.S. Vega, A.I. Mantese, A.A. Federico, M. Ciancia. Carbohydrate Polymers 167, 240-249 (2017)

Anatomy, nutritional value, and cell wall chemical analysis of foliage leaves in Guadua chacoensis (Poaceae, Bambusoideae, Bambuseae), a promising source of forage. C.C. Panizzo, P.V. Fernández, D. Colombatto, M. Ciancia, A.S. Vega. Journal of the Science of Food and Agriculture 97, 1349 – 1358 (2017)

Sulfated polysaccharides in the freshwater green macroalga Cladophora surera not linked to salinity adaptation. P.X. Arata, J. Alberghina, V. Confalonieri, M.I. Errea, J.M.Estevez, M. Ciancia. Frontiers in Plant Science 8 (2017)

Carrageenan and agaran structures from the red seaweed Gymnogongrus tenuis. M. Pérez Recalde, D.J. Canelón, R.S. Compagnone, M.C. Matulewicz, A.S. Cerezo, M. Ciancia, Carbohydrate Polymers, 136, 1370–1378 (2016)

Novel sulfated xylogalactoarabinans from green seaweed Cladophora falklandica. Chemical structure and action on the fibrin network. P.X. Arata, I. Quintana, M.P. Raffo, M. Ciancia,. Carbohydrate Polymers, 154, 139-150 (2016)