Efecto de la modulación de la autofagia y la muerte celular programada durante la embriogénesis de microsporas

Abstract

[ES] La creciente demanda de productos vegetales de calidad en los próximos años hace que el perfeccionamiento de las estrategias empleadas en la Mejora Genética Vegetal para obtener líneas puras sea un campo de investigación muy puntero y necesario hoy en día. Este interés por desarrollar líneas puras reside en que, al cruzar dos individuos homocigóticos, la descendencia presenta heterosis o vigor híbrido, es decir, cualidades superiores a las de los progenitores además de otras ventajas prácticas. Mediante técnicas de cultivo in vitro que permiten la reprogramación embriogénica de las microsporas, inducida por un estrés exógeno, podemos obtener individuos completamente homocigóticos y viables denominados dobles haploides (DHs), con un tiempo de generación y costes muy reducidos. El estudio y comprensión de los mecanismos involucrados en los procesos que constituyen estas tecnologías son susceptibles de incrementar su rendimiento y acelerar la obtención de líneas puras. No obstante, una de sus mayores limitaciones es el alto porcentaje de mortalidad celular desencadenada por el fenómeno de la autofagia y la muerte celular programada (PCD) como respuesta al estrés aplicado, especialmente en las denominadas especies recalcitrantes. Aunque estos procesos están muy bien descritos en las células animales, en las vegetales aún queda mucho por indagar y caracterizar. Es por todo ello que la adecuada regulación de los niveles de dichos mecanismos para asegurar que el mayor número posible de microsporas inducidas completen con éxito el programa de desarrollo embriogénico constituye un reto en el diseño de protocolos eficientes de producción de líneas DH. Con la presente contribución pretendemos arrojar luz sobre los efectos de la modulación de la autofagia y la PCD en la embriogénesis de microsporas de dos especies tan relevantes como Brassica napus (colza) y la recalcitrante Solanum melongena (berenjena), mediante empleo de diversos tratamientos farmacológicos.

[EN] In the coming years, the rising demand for quality plant products turns perfecting the strategies used in Plant Genetic Improvement to obtain pure lines into one of the most cutting-edge and necessary fields of research today. The interest in the development of pure lines resides in the fact that, when crossing two homozygous individuals, the offspring present heterosis or hybrid vigour, namely, virtues superior to those of the parents, in addition to other practical advantages. Using in vitro culture techniques that allow embryogenic reprogramming of microspores induced by exogenous stress, it is possible to obtain completely homozygous and viable individuals called double haploids (DHs), in a more timely and less costly manner. The study and understanding of the mechanisms involved in the processes that constitute these technologies are likely to increase their performance and accelerate the obtention of pure lines. Nonetheless, one of its major constraint is the high percentage of cell mortality, triggered by the autophagy phenomenon and programmed cell death (PCD) in response to applied stress, particularly in the so-called recalcitrant species. Although these processes are well documented in animal cells, there is still a lot to investigate and characterize regarding plants. This is why, the adequate regulation of the levels of these mechanisms, in order to ensure that as many of the induced microspores as possible successfully complete the embryogenic development program constitutes, now-a-days, one of the greatest challenges in the design of efficient protocols to obtain DHs. With the present contribution we intend to shed light on the effects of the modulation of autophagy and PCD on the embryogenesis of microspores of two species as relevant as the Brassica napus (rapeseed) and the recalcitrant Solanum melongena (aubergine), through the use of various pharmological treatments.