Papel de las citoquininas en la regulación de las permeasas de aminoácidos de tipo AAP en respuesta a la variación en la disponibilidad de nitrógeno de tomate

Abstract

[ES] Las plantas disponen de mecanismos moleculares que detectan la disponibilidad de especies de nitrógeno (N) en el suelo, y adaptan su fisiología para optimizar su crecimiento a través de procesos como la asimilación del N, su distribución y su uso. Las citoquininas (CKs) participan en la señalización desde la raíz al vástago de los niveles de N en el suelo, además de ser reguladores de la fuerza de sumidero de los órganos y controlar, en las hojas, la partición de foto asimilados como azúcares y aminoácidos. Las permeasas de aminoácidos de la familia AAP son clave en diversas especies, en la distribución de aminoácidos entre fuentes y sumideros. Resultados previos en tomate han mostrado, a su vez, que su actividad depende de la disponibilidad de N. Con objeto de estudiar la implicación de ciertas permeasas (AAP2, AAP4 y AAP6) en las variaciones en el crecimiento que sufren las plantas de tomate en función del aporte de N y la posible mediación de las CKs, se ha establecido un protocolo de cultivo que permite contrastar los cambios en partición de biomasa y parámetros fotosintéticos asociados a una reducción de N y la afectación de este proceso por la aplicación de CKs. Se puede obtener una respuesta diferencial trabajando con plantas de 40 días, cultivadas en medio con concentración óptima de N (100N) de 8 mM o con un 50% de dicha concentración (50N); y sobre las que se realizan 3 aplicaciones de la CK trans-zeatina (10 uM) en hojas. Tras 17 días de fertilización diferencial se puede observar una respuesta fisiológica diferencial y estudiar la variación en la expresión de las permeasas asociada. Las CKs producen una mayor partición de foto asimilados a las hojas jóvenes tratadas y pueden recuperar parcialmente la pérdida de biomasa que provoca la disminución en el aporte de N. La variación en la expresión de las permeasas AAP2 y AAP4 no está asociada a la variación en el aporte de N, pero disminuye con la aplicación de CKs en hojas jóvenes. La AAP6 sí que podría estar asociada a la respuesta al N, incrementando su expresión en condiciones de bajo aporte y aumentando su expresión al aplicar trans-zeatina. Estos resultados señalan que la AAP6 podría estar implicada en la señalización del nivel de N mediado por las CKs y ser una diana de interés en trabajos dirigidos a incrementar la eficiencia en el uso de N (NUE) en tomate.

[EN] Molecular mechanisms in plants detect the availability of nitrogen (N) in the soil and adapt their physiology to optimize their growth through processes such as N assimilation, distribution and use. Cytokinin s (CKs) are molecular mechanisms that regulate the sink strength of organs and control the partitioning of nutrients such as sugars and amino acids (aas) in leaves. These hormones also participate in root-to-shoot signalling of N levels in the soil. The amino acid permeases of the AAP family, whose activity has been shown to depend on N variability in previous studies with tomato plants, are key components in the distribution of aas between sources and sinks in several plant species. In order to study the involvement of three permeases (AAP2, AAP4 and AAP6) in N-dependent growth of tomato plants and the possible mediation of CKs, a culture protocol has been established that allows contrasting the changes in biomass partition and photosynthetic parameters associated with a reduction of N levels, and the impact of this process by the application of CKs. Significative differences in these levels can obtained by working with 40-day-old plants grown in a medium with an optimal concentration of N of 8mM (100N), or with 50% concentration (50N), and 3 applications of trans-zeatin (tZ) CK (10 uM) in the leaves. These differences in physiological response between treatments and thus the variation in the expression of the associated permeases can be studied after 17 days of treatment. The results show that a decrease in N levels produces a greater partition of photo assimilates and nutrients to the younger parts of the plant, making the plant able to partially recover the loss of biomass caused by this depletion. The variation in the expression of permeases AAP2 and AAP4 is not associated with the variation in N availability but decreases with the application of CKs in young leaves. AAP6 could be associated with the response to varying N levels, increasing its expression in low-supply conditions and increasing when applying tZ. Thus, AAP6 could be involved in N level signalling mediated by CKs and be a target of interest in future works aimed at increasing the efficiency of N use (NUE) in tomato.