Estudio de los mecanismos moleculares de la tolerancia al envejecimiento en semillas de Capsicum spp. L

Abstract

[ES] La semilla es, en plantas espermatofitas, el componente del fruto responsable de dar origen a una nueva planta. La semilla germinará cuando se den las condiciones ambientales óptimas, por lo que debe estar preparada para soportar condiciones extremas como altas y bajas temperaturas, congelación y desecación. A partir de esto podemos definir el concepto de longevidad de una semilla como el periodo de tiempo que esta permanece viable, un factor importante no solo para la adaptación de la planta a entornos cambiantes sino también para la agricultura y la conservación de la biodiversidad. Los mecanismos de los que dispone la planta para la producción de semillas más longevas están estudiados en plantas modelo como Arabidposis thaliana, en la cual se han identificado dos principales estrategias: protección y reparación. En cuanto a protección, se pueden identificar sistemas antioxidantes y de síntesis de biomoléculas de cubierta. Por otra parte son cruciales los sistemas de reparación de DNA, lípidos y de proteínas. Sin embargo, estos mecanismos todavía no están lo suficientemente caracterizados en otras especies de interés hortícola. El objetivo de este trabajo será identificar genes ortólogos a los conocidos en A. thaliana que tengan un función relevante en la viabilidad de la semilla en diferentes especies de pimiento (Capsicum spp.), hortalizas con una longevidad de semilla bastante reducida. En primer lugar, se hizo un estudio de germinación tras envejecimiento acelerado de diferentes cultivares englobados en Capsicum spp. Se identificaron a BOL-144 (C. frutescens) y ECU-944 (C. chinense) como variedades más resistentes al envejecimiento y a Piquillo (C. annuum) como variedad menos resistente. A continuación, se realizó un estudio bioinformático en el que se identificaron los genes ortólogos, en estas especies, de aquellos ya caracterizados en Arabidopsis con una función relevante en la longevidad de la semilla. Tras un estudio transcriptómico, se determinó que los genes VTE2, HB25, PIMT1, LEC1 y ASPG1 estaban diferencialmente expresados entre las tres especies durante la maduración de la semilla. En concreto, ASPG1 codifica una proteasa aspártica responsable de la movilización de las proteínas de reserva en la germinación. Se determinó que este gen está más expresado en el grupo de variedades tolerantes que en el sensible, por lo que se supuso que la movilización de proteínas en la germinación debería ser más rápida en BOL-144 y en ECU-944 que en Piquillo. Esta hipótesis se comprobó mediante una comparación del perfil proteico antes y después de la germinación de la semilla de las distintas variedades. Además, se llevaron a cabo distintas tinciones con el fin de determinar el componente mayoritario de la cubierta de las semillas de estas especies. Tras una tinción con floroglucinol, se comprobó que la lignina era el componente principal de la cubierta de las semillas de Capsicum spp. Así mismo, se pudieron identificar diferencias entre las tres variedades en cuanto a la disposición y cantidad de la lignina. En definitiva, se pudieron identificar diferentes mecanismos a nivel molecular que nos permiten explicar las diferencias en cuanto a la longevidad de semilla observadas entre distintas especies del género Capsicum.