Efecto del ácido abscísico en la respuesta androgénica de microsporas de Brassica napus

Abstract

[ES] La inducción de androgénesis es un proceso por el cual las microsporas o células precursoras del polen son inducidas a formar embriones bajo determinadas condiciones de cultivo in vitro, obteniéndose así plantas haploides que, de manera natural o forzada, pueden dar lugar a individuos doble haploides (DHs) homocigotos en un único paso. Esta metodología permite acortar tiempos en la producción de líneas puras para programas de mejora genética vegetal. La obtención de individuos DHs se puede conseguir tanto por cultivo de anteras como por cultivo de microsporas, si bien este último método genera una mayor cantidad de embriones que además proceden exclusivamente de células gaméticas, evitando así la posible obtención de plantas diploides procedentes del tejido somático de la antera. Un mejor conocimiento de los fundamentos básicos de los mecanismos que subyacen a procesos biológicos como la androgénesis podría ayudar a aumentar la respuesta androgénica en especies recalcitrantes de interés comercial.

La respuesta androgénica depende de diversos factores, tanto genéticos como ambientales, e incluso de tipo metodológico (por ejemplo, el protocolo utilizado). En nuestro laboratorio se ha observado que la inducción de la respuesta embriogénica de microsporas de colza está acompañada por la acumulación de calosa en la capa subintinal de microsporas, la cual podría proteger a las microsporas, y contribuir así a superar el estrés al que se le somete para inducir la embriogénesis. Por otro lado, se ha descrito previamente que el ácido abscísico (ABA) es una hormona vegetal que realiza importantes funciones dentro de la planta, entre las que se encuentran la respuesta a distintos tipos de estrés y el control de la regulación de procesos osmóticos. El ABA es además un activador de la síntesis de calosa en plantas en procesos de respuesta a patógenos. Por esta razón hemos estudiado el efecto de la aplicación de ABA en cultivos de microsporas de colza, y hemos analizado su respuesta androgénica. Además, hemos analizado mediante tinciones vitales el efecto del ABA sobre la viabilidad de las microsporas. Finalmente hemos analizado por microscopía confocal la acumulación de calosa en microsporas de colza tanto tratadas con ABA como crecidas en condiciones control.

[EN] Induction of androgenesis is a process where microspores or pollen precursor cells are induced to produce embryos under certain in vitro culture conditions thus obtaining haploid plants and eventually homozygous doubled haploid (DHs) individuals in a single step. This fact allows us to shorten the time needed to produce pure lines for plant breeding programs. DHs can be obtained by both anther and microspore cultures. Microspore cultures generate larger amounts of embryos, coming exclusively from haploid cells and therefore avoiding the possibility of obtaining non-DH plants developed from anther somatic tissue. A better understanding of the fundamentals of the mechanism behind this process might help increase the androgenic response in recalcitrant species of commercial interest.

The androgenic response depends on a set of diverse factors, including genetic, environmental, and methodological factors (i.e. the protocol to be used). We previously observed that the induction of the embryogenic response in rapeseed microspores is accompanied by the accumulation of callose in a new cell wall layer, which in turn can help to protect the microspore, and contribute to overcome the stress applied to induce embryogenesis. On the other hand, it has been previously described that abscisic acid (ABA) is a plant hormone with important functions, such as response to stress and regulation of osmotic balance. Furthermore, ABA also regulates callose synthesis as part of the response to pathogen attack. For these reasons, we have studied the effect of ABA application to rapeseed microspore cultures, and we have analyzed their androgenic response. Through the use of a vital stain, we have also analyzed whether the effect of ABA results in an increase in its viability. Finally, using confocal microscopy, we have observed the accumulation of callose in microspores treated with ABA versus control conditions.