Modulación del calcio durante la inducción de embriogénesis somática en Arabidopsis thaliana

Abstract

[ES] Las técnicas de cultivo in vitro para la propagación vegetativa, entre las que se incluye la embriogénesis somática, son cada vez más importantes como alternativa para satisfacer la creciente demanda global de recursos vegetales, tanto para fines básicos de investigación como para fines aplicados, entre los que se encuentra la generación de poblaciones clonales con múltiples aplicaciones. La embriogénesis somática es un proceso morfogénico inducible in vitro por el cual células somáticas dan lugar a estructuras similares a embriones cigóticos con una organización bipolar que no tiene conexión vascular con el tejido parental. Este proceso biológico es posible porque toda célula vegetal tiene la capacidad de desdiferenciarse y posteriormente dar lugar a otro tipo celular distinto (totipotencia) a partir de la manipulación de condiciones de cultivo y la aplicación de sustancias reguladoras de crecimiento. De esta manera, las células somáticas pueden generar plantas completas, aunque al no ser la célula inicial producto de un proceso de recombinación y fusión de gametos, se conserva íntegramente el genotipo de la planta donante (clonación). No obstante, algunos aspectos fisiológicos de la embriogénesis somática aún no son totalmente conocidos. Un mayor entendimiento del proceso fisiológico detrás de la embriogénesis somática permitirá una optimización del proceso. En este trabajo estudiamos el papel del calcio en la inducción de embriogénesis somática mediante la aplicación de agentes moduladores del calcio en el organismo modelo para embriogénesis Arabidopsis thaliana. Estos moduladores del calcio son el Ionóforo de calcio A23187, que abre canales de calcio, N-(6-Aminohexil)-5-cloro-1-naftalenosulfonamida hidroclorida (W-7), un antagonista de la calmodulina, y 1,2-Bis(o-aminofenoxi) etano-N,N,N¿,N¿-ácido tetraacético (BAPTA), un quelante de calcio. Nuestros resultados confirman el papel del calcio en la embriogénesis somática y aportan información de potencial utilidad para la optimización del protocolo y futuros abordajes experimentales.

[EN] In vitro culture techniques for vegetative propagation, including somatic embryogenesis, are becoming increasingly important as an alternative to meet the growing global demand for plant resources, both for basic research and applied purposes, including the generation of clonal populations with multiple applications. Somatic embryogenesis is an in vitro inducible morphogenic process by which somatic cells give rise to zygotic embryo-like structures with a bipolar organization that has no vascular connection to the parental tissue. This biological process is possible because every plant cell has the ability to dedifferentiate and subsequently give rise to a different cell type (totipotency) upon manipulation of culture conditions and application of growth regulating substances. In this way, somatic cells can generate complete plants, although since the initial cell is not the product of a process of recombination and fusion of gametes, the genotype of the donor plant is preserved in its entirety (cloning). However, some physiological aspects of somatic embryogenesis are not yet fully understood. A better understanding of the physiological process behind somatic embryogenesis will allow an optimization of the process. In this work we studied the role of calcium in the induction of somatic embryogenesis by applying calcium modulating agents in the embryogenesis model organism Arabidopsis thaliana. These calcium modulators are the calcium ionophore A23187, which opens calcium channels, N-(6-Aminohexyl)-5-chloro-1-naphthalenesulfonamide hydrochloride (W-7), a calmodulin antagonist, and 1,2-Bis(o-aminophenoxy) ethane-N,N,N¿,N¿-tetraacetic acid (BAPTA), a calcium chelator. Our results confirm the role of calcium in somatic embryogenesis and provide information of potential utility for protocol optimization and future experimental approaches.