Energetización de la membrana, mecanismos de incorporación de carbono inorgánico y nutrientes y homeostasis de nitrato en la fanerógama marina posidonia oceanica l. (delile)

Resumen

Las fanerógamas marinas constituyen el único grupo de angiospermas que ha colonizado el medio marino, desarrollando mecanismos de adaptación a un ambiente caracterizado por una elevada salinidad, un pH alcalino y una baja disponibilidad de nutrientes. En este trabajo se ha determinado el sistema que energiza la membrana plasmática y su permeabilidad relativa a Na+/K+, los mecanismos de transporte de HCO3-, NO3-, Pi y aminoácidos, y la homeostasis citosólica de NO3- en células del mesófilo foliar de la fanerógama marina Posidonia oceanica L. (Delile). La principal metodología empleada ha sido la electrofisiología, usando microelectrodos ión-selectivo de aplicación interna (citosol) y externa. Además, se ha analizado la respuesta fotosintética al incremento de Ci disuelto (CO2 o HCO3-) mediante la medida polarográfica de oxígeno. Los resultados indican que la bomba primaria de la membrana plasmática es una H+‐ATPasa de tipo P, sensible a fusicocina y que la permeabilidad al Na+ es muy baja (PNa+/PK+ = 0.0046 ± 0.0012). La adición de HCO3- despolariza la membrana y provoca la acidificación transitoria del citosol, indicando que el HCO3- es incorporado en simporte con H+. A dicha acidificación le sigue una alcalinización que se inhibe por EZ, lo que sugiere la deshidratación interna del HCO3-. La constante de semisaturación (S0.5 = 0.35 ± 0.07 mM HCO3-) similar a la afinidad del transporte (KM = 0.36 ± 0.04 mM HCO3-) sugiere un mecanismo eficiente de incorporación este ión. Por otra parte, la adición de concentraciones micromolares de NO3- o Pi provoca despolarizaciones de la membrana plasmática, que se saturan respecto a la concentración añadida (KM = 8.7 ± 1 μM NO3- y KM = 5.8 ± 0.8 μM Pi) y son dependientes de la presencia de Na+ en el medio, mostrando también una cinética de saturación para este ión (KM = 7.2 ± 2 mM Na+ para el NO3- y KM = 4.3 ± 0.5 mM Na+ para el Pi). La adición de 100 μM NO3- incrementa en 0.4 ± 0.2 mM la concentración citosólica de Na+ (17 ± 2 mM Na+). En oscuridad, el transporte de NO3- es menor y aumenta la concentración citosólica de NO3- (5.7 ± 0.2 mM). El aumento del HCO3- en el medio provoca la disminución del NO3- citosólico, y el aumento del transporte de NO3-, lo que sugiere un flujo de salida de NO3- inducido por alto HCO3-. Las tasas netas de incorporación de NO3- o Pi disminuyen más del 70% en ausencia de Na+. Esta dependencia de Na+ también se observa en el transporte de alta afinidad de los aminoácidos L-Ala y L-Cys (KM = 37 ± 11 μM y KM = 10 ± 1 μM, respectivamente). Así, P. oceanica usa los H+ para impulsar la incorporación directa de HCO3-, cuya deshidratación interna provocaría la disminución de NO3- en el citosol, mientras que la incorporación de NO3-, Pi y aminoácidos está mediada por transportadores de alta afinidad dependientes de Na+, mecanismo que parece ser clave en el proceso de adaptación de las fanerógamas marinas al medio ambiente marino.