Caracterización de compuestos químicos agonistas de los receptores de ABA en las plantas modelo Arabidopsis thaliana y Setaria viridis

Abstract

[ES] En condiciones de estrés, las plantas producen la hormona ácido abscísico (ABA) que es responsable de la adaptación y la supervivencia a condiciones adversas, en especial a la sequía. En la célula vegetal, el ABA es percibido a través de su unión a los receptores solubles PYR/PYL/RCAR. La señalización de ABA es orquestada a través de un módulo que incluye la familiar de receptores de ABA PYR/PYL/RCAR, las fosfatasas de la familia PP2C, las quinasas de la familia SnRK2 y los factores de transcripción de respuesta a ABA. La percepción y señalización del ABA requiere la unión del ligando (ABA) por los receptores PYR/PYL/RCAR y la formación de un complejo ternario con las PP2Cs. La formación del complejo inhibe la actividad fosfatasa de las PP2Cs, dejando que las SnRK2 permanezcan fosforiladas y activas para mediar la activación de los factores de trascripción de respuesta a ABA y de diferentes transportadores de iones. La activación de esta cascada de señalización promueve la adaptación a estrés. Es más, la aplicación de ABA es capaz de mejorar el rendimiento de las cosechas afectadas por la sequía. Sin embargo, el alto coste de producción del ABA así como su reducida estabilidad ha limitado su comercialización con este propósito. Este proyecto tiene como objetivo caracterizar moléculas químicas sintéticas con pr¬¬¬¬¬opiedades similares al ABA, y evaluar su potencial para controlar la tolerancia al estrés hídrico. Para ello el estudiante de master realizará ensayos moleculares, bioquímicos y fisiológicos con la especie modelo de dicotiledóneas Arabidopsis thaliana y de monocotiledóneas, Setaria viridis. El candidato estará involucrado en un proyecto multidisciplinar que cuenta con especialistas en biología estructural, química orgánica, genética y biología molecular de plantas con el objetivo de desarrollar nuevas moléculas químicas que sean capaces de activar una completa resistencia al estrés en plantas de cosecha.

[EN] Drought is the factor that causes the biggest economic losses in agriculture. To deal with these hostile conditions, plants have developed some resistance mechanisms that protect themselves from water shortage. Abscisic acid (ABA) is a phytohormone that plays an essential role in the regulation of stomatal closure. Its application reduces the transpiration of plants, preventing water loss. The high cost of synthesis and the photolability of ABA make it difficult to be applied in the field. New strategies have emerged based on the development of agrochemicals that mimic the effect of ABA, thus reducing the damage caused by drought. The objective of this work is to characterize synthetic agonist of ABA receptors and compare their effect on two model plants Arabidopsis thaliana and Setaria viridis. Our results show that each agnonist has a certain preference for the activation of a specific set of PYR / PYL / RCAR receptors in the different species studied. However, this activation does not always correlate with an improvement in drought resistance. While in Arabidopsis thaliana the compounds quinabactin, AMF4 and zeabactin-m reduce transpiration and increase drought resistance, in Setaria viridis none of these compounds can improve drought resistance, with the exception of ABA. However, these agonist compounds can activate Setaria viridis ABA receptors in vitro. These data suggest the existence of a mechanism that regulates and inhibits the response caused by these agrochemicals. Our work demonstrates that the effectiveness of agonist compounds designed to improve drought resistance is plant specie specific. And it shows an important difference between the activity of these synthetic ligands in eudicots and monocots.