Efecto de los nanotubos de carbono funcionalizados con fosfitos sobre el sistema antioxidante y respuesta de defensa de Solanum lycopersicum contra Phytophthora capsici

Abstract

Currently, tomato (Solanum lycopersicum) is one of the most important food sources in Mexico, being the largest exporter worldwide with 33% of global exports. The major issues with this crop are the diseases caused by pathogens of the Phytophthora genus, as well as the indiscriminate use of agrochemicals, both to prevent infections by these pathogens and to increase plant yield. In this context, carbon nanotubes (CNTs) have shown promise as an alternative for stimulating plant development. Likewise, the use of elicitors such as phosphites has gained significant interest due to their ability to stimulate the plant’s defense system. Therefore, a covalent functionalization of the CNT-(PO₃)₃ was performed to determine whether the tandem of these two particles enhances the eliciting capacity of the phosphites. Analyses were conducted with these treatments at various concentrations in tomato plants infected with Phytophthora capsici. The CNTs were characterized using FTIR and Raman spectroscopy to assess structural changes in the CNTs upon binding with phosphites. Subsequently, the seeds were vernalized with the different treatments, with the variables analyzed including germination rate and percentage, plant biomass, phenotypic variables of the aerial and root parts, reactive oxygen species, salicylic acid, and jasmonic acid. These analyses were carried out before and after infection with the Phytophthora capsici pathogen. The results demonstrated that the functionalization of CNT-(PO₃)₃ promoted plant growth before infection, and once infected, reduced the negative effects of the infection, such as leaf and root loss, as well as a reduction in reactive oxygen species in the leaves of Solanum lycopersicum.

En la actualidad, el jitomate (Solanum lycopersicum) es una de las fuentes de alimento más importantes en México, siendo este el mayor exportador a nivel mundial con un 33% de las exportaciones globales. Las grandes problemáticas con este cultivo son las enfermedades causadas por los fitopatógenos del género Phytophthora, así como el uso indiscriminado de agroquímicos, tanto para detener las infecciones por estos fitopatógenos como para aumentar el rendimiento de la planta. En este contexto, los nanotubos de carbono (NTC) se han mostrado como una alternativa para la estimulación del desarrollo vegetal. De igual manera, el uso de elicitores como los fosfitos ha sido de gran interés por su capacidad de estimular el sistema de defensa de la planta. De esta manera, se realizó una funcionalización covalente de los NTC-(PO₃)₃- para discernir si el tándem de estas dos partículas aumenta la capacidadelicitora de los fosfitos. Se realizaron análisis con estos tratamientos a diversas concentraciones en plantas de jitomate infectadas con Phytophthora capsici. Los NTC se caracterizaron mediante espectroscopia FTIR y Raman para evaluar los cambios estructurales de los NTC al unirse con los fosfitos. A continuación, se vernalizaron las semillas con los diferentes tratamientos, siendo las variables a analizar: velocidad y porcentaje de germinación, biomasa de plantas, variables fenotípicas de la parte aérea y radicular, especies reactivas de oxígeno, ácido salicílico y ácido jasmonico. Esto se hizo antes y después de la infección con el fitopatógeno Phytophthora capsici. Estos análisis demostraron que las funcionalizaciones de los NTC-(PO₃)-₃ promovieron el crecimiento vegetal antes de lainfección, y, una vez infectadas, disminuyeron los efectos negativos de la infección, como la pérdida de hojas y raíces, así como una disminución de las especies reactivas de oxígeno en las hojas de Solanum lycopersicum.