Mejora del crecimiento vegetal y la tolerancia al estrés mediante el refuerzo de la homeostasis citoplásmica del pH

Abstract

[ES] Estreses abióticos como la sequía, la salinidad, las temperaturas extremas y las deficiencias de nutrientes se encuentran entre los factores ambientales más importantes que limitan el crecimiento, el desarrollo y la productividad de las plantas. Para mantener el crecimiento y la integridad celular en condiciones ambientales desfavorables, las plantas desarrollan una variedad de mecanismos bioquímicos y fisiológicos, organizados por un gran conjunto de genes de respuesta a estrés y una compleja red de factores de transcripción.

No obstante, no se conocen todavía todos los genes involucrados en la señalización y respuesta al estrés abiótico. Un abordaje habitual para encontrar nuevos genes son los rastreos de mutantes, concretamente, en este trabajo se realizó un rastreo de mutantes con una colección de líneas transgénicas de sobreexpresión FOX, en el que se contaba con más de 20.000 líneas transgénicas de Arabidopsis thaliana.

El rastreo se abordó suplementando al medio basal de cultivo de semillas in vitro con ácido acético (4,1 mM), con el fin de encontrar mutantes resistentes a la acidificación citoplasmática durante el establecimiento de plántula. En una primera ronda de rastreo, fueron seleccionados 315 mutantes resistentes, los cuales se crecieron en tierra y se recogió su descendencia. Posteriormente, se realizaron dos rondas más de selección, obteniendo finalmente 16 líneas positivas de resistencia a pH citosólico ácido. La sobreexpresión o represión de los transgenes identificados conlleva una mejor germinación a las líneas seleccionadas y, en algunos casos, estas también presentan un mayor tamaño de hipocótilo y/o de cotiledón al crecer en oscuridad y con una concentración de ácido acético de 7 mM.

Las bases moleculares por las cuales estos genes proporcionan resistencia a las plantas en condiciones de acidificación se desconocen, siendo pertinente profundizar en los mecanismos moleculares implicados

[EN] Abiotic stresses such as drought, salinity, temperature extremes and nutrient deficiencies are among the most important environmental factors limiting plant growth, development and productivity. To maintain growth and cellular integrity under unfavorable environmental conditions, plants develop a variety of biochemical and physiological mechanisms, organized by a large set of stress response genes and a complex network of transcription factors. However, not all genes involved in abiotic stress signaling and response are yet known. A common approach to find new genes is mutant screens, specifically, in this work a mutant screen was performed with a collection of FOX overexpression transgenic lines, in which more than 20,000 transgenic lines of Arabidopsis thaliana were available. Screening was approached by supplementing the basal in vitro seed culture medium with acetic acid (4.1 mM) to find mutants resistant to cytoplasmic acidification during seedling establishment. In a first round of screening, 315 resistant mutants were selected, grown in soil and their progeny collected. Subsequently, two more rounds of screening were performed, finally obtaining 16 positive lines of resistance to acidic cytosolic pH. Overexpression or repression of the identified transgenes leads to better germination of the selected lines and, in some cases, these also show a larger hypocotyl and/or cotyledon size when grown in darkness and with an acetic acid concentration of 7 mM. The molecular basis by which these genes provide resistance to plants under acidification conditions is unknown, and it is relevant to deepen in the molecular mechanisms involved.