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La halotolerancia es la adaptación de los organismos vivos a condiciones de alta salinidad . [1] Las especies halotolerantes tienden a vivir en áreas tales como lagos hipersalinos , dunas costeras , desiertos salinos , marismas y mares y manantiales salados interiores . Los halófilos son organismos que viven en ambientes altamente salinos y requieren la salinidad para sobrevivir, mientras que los organismos halotolerantes (que pertenecen a diferentes dominiosde vida) pueden crecer en condiciones salinas, pero no requieren concentraciones elevadas de sal para su crecimiento. Los halófitos son plantas superiores tolerantes a la sal. Los microorganismos halotolerantes son de considerable interés biotecnológico. [2]

Aplicaciones

Los campos de la investigación científica relacionados con la tolerancia a los halógenos incluyen la bioquímica , la biología molecular , la biología celular , la fisiología , la ecología y la genética .

La comprensión de la tolerancia a los halógenos puede aplicarse a áreas como la agricultura de zonas áridas , el xeriscape , la acuicultura (de peces o algas), la bioproducción de compuestos deseables (como las ficobiliproteínas o los carotenoides ) utilizando agua de mar para apoyar el crecimiento o la remediación de suelos afectados por la sal. . Además, muchos factores de estrés ambientales implican o inducen cambios osmóticos, por lo que el conocimiento adquirido sobre la tolerancia a los halógenos también puede ser relevante para comprender la tolerancia a los extremos de humedad o temperatura.

Los objetivos del estudio de la tolerancia a los halógenos incluyen el aumento de la productividad agrícola de las tierras afectadas por la salinización del suelo o donde solo se dispone de agua salina. Las especies agrícolas convencionales podrían volverse más resistentes a los halotolerantes mediante la transferencia de genes de especies naturalmente resistentes a los halotolerantes (mediante reproducción convencional o ingeniería genética ) o aplicando tratamientos desarrollados a partir de la comprensión de los mecanismos de tolerancia a los halógenos. Además, las plantas o microorganismos naturalmente halotolerantes podrían desarrollarse en cultivos agrícolas u organismos de fermentación útiles .

Funciones celulares en halófitas

La tolerancia a las condiciones de alta salinidad se puede obtener a través de varias vías. Los altos niveles de sal que ingresan a la planta pueden desencadenar desequilibrios iónicos que causan complicaciones en la respiración y la fotosíntesis, lo que lleva a tasas reducidas de crecimiento, lesiones y muerte en casos graves. Para ser considerado tolerante a las condiciones salinas, el protoplasto debe mostrar métodos para equilibrar los efectos tóxicos y osmóticos del aumento de las concentraciones de sal. Las plantas vasculares halofíticas pueden sobrevivir en suelos con concentraciones de sal en torno al 6%, o hasta el 20% en casos extremos. La tolerancia de tales condiciones se alcanza mediante el uso de proteínas de estrés y solutos osmóticos del citoplasma compatibles. [3]

Para existir en tales condiciones, los halófitos tienden a estar sujetos a la absorción de altos niveles de sal en sus células, y esto a menudo es necesario para mantener un potencial osmótico menor que el del suelo para asegurar la absorción de agua. Las altas concentraciones de sal dentro de la célula pueden dañar los orgánulos sensibles como el cloroplasto, por lo que se observa un secuestro de sal. Bajo esta acción, la sal se almacena dentro de la vacuola para proteger áreas tan delicadas. Si se observan altas concentraciones de sal dentro de la vacuola, se establecerá un alto gradiente de concentración entre la vacuola y el citoplasma, lo que conducirá a altos niveles de inversión de energía para mantener este estado. Por tanto, se puede ver la acumulación de solutos osmóticos citoplasmáticos compatibles para evitar que ocurra esta situación. Aminoácidoscomo la prolina se acumula en especies halófitas de Brassica , se ha demostrado que las bases de amonio cuaternario como la glicina betaína y los azúcares actúan en este papel dentro de los miembros halófitos de las quenopodiáceas y los miembros de las asteráceas muestran la acumulación de ciclitas y azúcares solubles. La acumulación de estos compuestos permite equilibrar el efecto osmótico al tiempo que evita el establecimiento de concentraciones tóxicas de sal o requiere el mantenimiento de gradientes de concentración alta.

Halotolerancia bacteriana

El grado de tolerancia a los halógenos varía ampliamente entre las diferentes especies de bacterias. [4] Varias cianobacterias son halotolerantes; un ejemplo de ubicación de ocurrencia de tales cianobacterias es el Makgadikgadi Pans , un gran lago hipersalino en Botswana . [5]

Halotolerancia a los hongos

Los hongos de hábitats con alta concentración de sal son en su mayoría halotolerantes (es decir, no necesitan sal para crecer) y no halófilos. Los hongos halófilos son una rara excepción. [6] Los hongos halotolerantes constituyen una parte relativamente grande y constante de las comunidades ambientales hipersalinas, como las de las salinas solares . [7] Ejemplos bien estudiados incluyen la levadura Debaryomyces hansenii y las levaduras negras Aureobasidium pullulans y Hortaea werneckii . [8] Este último puede crecer en medios sin sal, así como en soluciones de NaCl casi saturadas . Para enfatizar esta adaptabilidad inusualmente amplia, algunos autores describen H. werneckii como "extremadamente tolerante a los halógenos ". [9]

Ver también

  • Respuestas de Arabidopsis thaliana a la salinidad
  • Tolerancia de los cultivos al agua de mar
  • Control de salinidad
  • Tolerancia a la sal de los cultivos
  • Salinidad del suelo

Referencias

  1. ^ Walter Larcher (2001) Ecología vegetal fisiológica ISBN  3-540-43516-6
  2. ^ Margesin, R .; Schinner, F. (2001). "Potencial de microorganismos halotolerantes y halófilos para biotecnología". Extremófilos: vida en condiciones extremas . 5 (2): 73–83. doi : 10.1007 / s007920100184 . PMID 11354458 . S2CID 22371046 .  
  3. ^ Gupta, Bhaskar; Huang, Bingru (3 de abril de 2014). "Mecanismo de tolerancia a la salinidad en plantas: caracterización fisiológica, bioquímica y molecular" . Revista Internacional de Genómica . 2014 : 701596. doi : 10.1155 / 2014/701596 . PMC 3996477 . PMID 24804192 .  
  4. ^ Dieter Häussinger y Helmut Sies (2007) Osmosensing and Osmosignaling , Academic Press, 579 páginas ISBN 0-12-373921-7 
  5. ↑ C. Michael Hogan (2008) Makgadikgadi , The Megalithic Portal, ed. A. Burnham
  6. ↑ Gostinčar, C .; Grube, M .; De Hoog, S .; Zalar, P .; Gunde-Cimerman, N. (2010). "Extremotolerancia en hongos: Evolución al borde" . Ecología Microbiología FEMS . 71 (1): 2-11. doi : 10.1111 / j.1574-6941.2009.00794.x . PMID 19878320 . 
  7. ↑ Zajc, J .; Zalar, P .; Plemenitaš, A .; Gunde-Cimerman, N. (2012). "La Mycobiota de las Salterns". Biología de los hongos marinos . Progresos en Biología Molecular y Subcelular. 53 . págs. 133-158. doi : 10.1007 / 978-3-642-23342-5_7 . ISBN 978-3-642-23341-8. PMID  22222830 .
  8. ^ Gunde-Cimerman, N .; Ramos, J .; Plemenitaš, A. (2009). "Hongos halotolerantes y halófilos". Investigación Micológica . 113 (11): 1231-1241. doi : 10.1016 / j.mycres.2009.09.002 . PMID 19747974 . 
  9. ↑ Gostinčar, C .; Lenassi, M .; Gunde-Cimerman, N .; Plemenitaš, A. (2011). Adaptación de hongos a concentraciones de sal extremadamente altas . Avances en microbiología aplicada. 77 . págs. 71–96. doi : 10.1016 / B978-0-12-387044-5.00003-0 . ISBN 9780123870445. PMID  22050822 .