Barco Antoñanzas, María
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Barco Antoñanzas
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María
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Ciencias del Medio Natural
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IMAB. Research Institute for Multidisciplinary Applied Biology
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Publication Open Access Role of glutathione S-transferases in the mode of action of herbicides that inhibit amino acid synthesis in Amaranthus palmeri(Elsevier, 2024) Eceiza, Mikel Vicente; Jiménez Martínez, Clara; Gil Monreal, Miriam; Barco Antoñanzas, María; Font Farre, María; Huybrechts, Michiel; Van der Hoorn, Reiner; Cuypers, Ann; Royuela Hernando, Mercedes; Zabalza Aznárez, Ana; Institute for Multidisciplinary Research in Applied Biology - IMAB; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate PublikoaAcetolactate synthase inhibitors (ALS inhibitors) and glyphosate are two classes of herbicides that act by inhibiting an enzyme in the biosynthetic pathway of branched-chain or aromatic amino acids, respectively. Besides amino acid synthesis inhibition, both herbicides trigger similar physiological effects in plants. The main aim of this study was to evaluate the role of glutathione metabolism, with special emphasis on glutathione S-transferases (GSTs), in the mode of action of glyphosate and ALS inhibitors in Amaranthus palmeri. For that purpose, plants belonging to a glyphosate-sensitive (GLS) and a glyphosate-resistant (GLR) population were treated with different doses of glyphosate, and plants belonging to an ALS-inhibitor sensitive (AIS) and an ALS-inhibitor resistant (AIR) population were treated with different doses of the ALS inhibitor nicosulfuron. Glutathione-related contents, GST activity, and related gene expressions (glutamate-cysteine ligase, glutathione reductase, Phi GST and Tau GST) were analysed in leaves. According to the results of the analytical determinations, there were virtually no basal differences between GLS and GLR plants or between AIS and AIR plants. Glutathione synthesis and turnover did not follow a clear pattern in response to herbicides, but GST activity and gene expression (especially Phi GSTs) increased with both herbicides in treated sensitive plants, possibly related to the rocketing H2O2 accumulation. As GSTs offered the clearest results, these were further investigated with a multiple resistant (MR) population, compressing target-site resistance to both glyphosate and the ALS inhibitor pyrithiobac. As in single-resistant plants, measured parameters in the MR population were unaffected by herbicides, meaning that the increase in GST activity and expression occurs due to herbicide interactions with the target enzymes.Publication Open Access Fisiología de la resistencia múltiple a los herbicidas glifosato e inhibidores de acetolactato sintasa en amaranthus palmeri(2022) Barco Antoñanzas, María; Zabalza Aznárez, Ana; Royuela Hernando, Mercedes; Ciencias; Zientziak; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate PublikoaEste trabajo se plantea en el marco de la necesidad de profundizar en el conocimiento de la fisiología de las plantas resistentes a herbicidas, lo que requiere, no solo identificar y dilucidar las bases moleculares de las resistencias, sino también abordar el plano fisiológico, analizando la respuesta a nivel de metabolismo a la aplicación de estos herbicidas. La utilización de plantas que ya han desarrollado resistencia múltiple a estos herbicidas es una buena herramienta para desarrollar métodos para su detección, aportar claves para su manejo y prevenir su aparición. Además, el establecimiento de la acción herbicida en plantas resistentes permite comprender cómo y por qué son letales estos herbicidas (conocimiento del modo de acción herbicida), ayudando a que su utilización sea más racional y sostenible. Se ha profundizado en la fisiología de una población de A. palmeri con resistencia múltiple (RM) a los herbicidas glifosato y piritiobac (inhibidor de ALS) y en los efectos fisiológicos de estos herbicidas. Para ello, se han caracterizado a nivel molecular los mecanismos de resistencia, y se ha abordado la acción herbicida estudiando la respuesta fisiológica a diferentes niveles tras el tratamiento con glifosato, piritiobac o la mezcla de ambos. Este trabajo proporciona nuevos detalles acerca de la caracterización y de la fisiología de la población RM y aporta información novedosa en cuanto a los efectos fisiológicos provocados en las plantas sensibles y resistentes por los herbicidas IBAR e IBAA. Estos resultados son, potencialmente, de interés práctico para el sector agrícola, por la importancia global de las malas hierbas resistentes a glifosato, herbicida más usado a nivel mundial y a inhibidores de ALS, grupo de herbicidas que incluye un gran número de materias activas. Todo ello, unido al incesante incremento de resistencias múltiples a ambos tipos de herbicidas, hace necesarios los estudios que profundicen en el conocimiento fisiológico de este tipo de resistencias para avanzar hacia un manejo más sostenible y duradero.