Alterations of the antioxidant enzyme activities are not general characteristics of the colonization process by arbuscular mycorrhizal fungi

Abstract

Antioxidant system is involved in arbuscular mycorrhizal symbiosis, but its role during the colonization process is still poorly understood. To gain new insights into the role of antioxidant system during root colonization by arbuscular mycorrhizal fungi, the activities of key antioxidant enzymes were evaluated in tomato (Solanum lycopersicum L.) roots inoculated with six strains of different genera and species: two Glomus mosseae, Glomus cubense, Glomus intraradices, Glomus sp. and Acaulospora scrobiculata. Glomus cubense and A. scrobiculata strains reached the highest infectivity levels with maximum values of colonization frequency and intensity of 29-10.88% and 18-9.20%, respectively; G. mosseae strains showed an intermediate infectivity, both with 15% of colonization frequency and maximum intensities of 7.64- 7.06%, respectively; while the infectivity levels of Glomus sp. and G. intraradices strains were the lowest with colonization frequency- 13% and intensities- 5.07 and 5.41, respectively. Some activity patterns of peroxidase, superoxide dismutase, and polyphenol oxidase enzymes were not specific for early or late colonization stages neither for the colonization level and type of strain. However, a unique superoxide dismutase-band presents at early colonization and the low level of guaiacolperoxidase activity at later stages presents in all inoculated roots indicate that these antioxidant responses are independent of colonization degree and strain. Taking together, our data suggest that alterations of the antioxidant enzyme activities are not general characteristics of the colonization process by arbuscular mycorrhizal fungi, probably having the key role on those responses the specific feature of each strain rather than colonization per se.

El sistema antioxidante está involucrado en la simbiosis micorrízico-arbuscular, pero su rol durante el proceso de colonización es aún escasamente comprendido. Para esclarecer el papel del sistema antioxidante durante la colonización radical por los hongos micorrízicos arbusculares, se evaluaron las actividades de enzimas antioxidantes claves en raíces de tomate (Solanum lycopersicum L.) inoculadas con seis cepas diferentes: dos Glomus mosseae, Glomus cubense, Glomus intraradices, Glomus sp. y A. scrobiculata. Las cepas G. cubense y A. scrobiculata alcanzaron los niveles de infectividad superiores con valores máximos de colonización e intensidad de 29-10,88% y 18-9,20%, respectivamente; las cepas G. mosseae mostraron una infectividad intermedia, ambas con 15% de colonización e intensidades máximas de 7,64-7,06%, respectivamente; mientras que los niveles de infectividad de las cepas Glomus sp. y G. intraradices fueron inferiores con colonización del 13% e intensidades de 5,07 y 5,41, respectivamente. Algunos patrones de actividad de las enzimas peroxidasa, superóxido dismutasa y polifenol oxidasa no resultaron específicos para los niveles y estadios de colonización, temprano o tardío, ni tipo de cepa. No obstante, la única banda de superóxido dismutasa presente en la colonización temprana y el bajo nivel de actividad guayacol-peroxidasa en estadio tardío presente en todos los tratamientos micorrizados indican que estas respuestas antioxidantes son independientes de la cepa y el grado de colonización. En conjunto, los datos sugieren que las alteraciones de las actividades enzimáticas antioxidantes no son características generales del proceso de colonización por los hongos micorrízicos arbusculares, teniendo probablemente el rol clave sobre estas respuestas las características específicas de cada cepa más que la colonización per se.