Caracterización del efecto de un posible regulador de canales de potasio en Arabidopsis thaliana

Abstract

[ES] Los organismos vivos necesitan de la presencia de diferentes iones metálicos para llevar a cabo procesos bioquímicos esenciales, pero su acumulación puede ser tóxica a partir de un determinado umbral. Estos iones no pueden difundir libremente a través de las membranas por lo que es necesario que los organismos desarrollen sistemas para adquirir y almacenar estos elementos, siendo a la vez capaces de mantener la homeostasis frente a cambios ambientales repentinos, evitando así la toxicidad. En plantas, el potasio es un catión monovalente necesario para su desarrollo. Entre otros procesos, está involucrado en la regulación de la apertura y cierre de estomas, siendo el flujo de potasio hacia el interior uno de los principales responsables de la turgencia en las células oclusivas de los estomas, causando la apertura del poro. Debido a su papel en la regulación de estomas, el potasio está relacionado con el control de la pérdida de agua por transpiración y, por consiguiente, en el Water Use Efficiency (WUE), parámetro determinante para evaluar la tolerancia a la sequía de una planta. Trabajos previos en nuestro laboratorio han identificado, mediante un ensayo de identificación de interacciones proteína-proteína, del tipo Split-ubiquitina, una serie de proteínas de Arabidopsis thaliana que interaccionan con KAT1, un canal del tipo rectificador de entrada, responsable de la entrada de potasio en las células oclusivas. Mediante una serie de métodos bioquímicos y genéticos se pretende mejorar el conocimiento del proceso de regulación de la homeostasis de cationes en plantas, así como determinar posibles proteínas relacionadas en la apertura de estomas, lo que ayudaría a mejorar tanto la tolerancia a sequía como a salinidad.

[EN] Living organisms uptake different metal ions from the environment to carry out essential biochemical processes, but their accumulation over a determinate threshold can be toxic. These ions cannot diffuse freely through the membranes. Thus, all the organisms have developed systems to acquire and store these elements, in order to maintain ion homeostasis even when abrupt environmental changes occur, thus avoiding toxicity. In plants, potassium is an essential monovalent cation for plant development. Among other processes, it is involved in the opening and closing of stomata, being the inward flow of potassium one of the main responsible for turgor increase in the occlusive cells of the stomata, thus producing the opening of the pore. Due to its role in the regulation of stomata movement, potassium is also related to the control of water loss through transpiration and, concomitantly, in the Water Use Efficiency (WUE), a major parameter to evaluate plant drought tolerance. Previous work in our laboratory has identified, through a Split-ubiquitin protein-protein interaction assay, a series of Arabidopsis thaliana proteins interactors of KAT1, an inward rectifier K+ channel, responsible for the entry of potassium into the occlusive cells. The biochemical and genetic study of these interactions is expected to increase our knowledge on the process of regulation of ion homeostasis in plants, and particularly, to define new regulators of stomata opening. Genetic manipulation of those regulators could help improving both tolerance to drought and salinity.