La sobreexpresión del receptor de ABA PYL15m refuerza la tolerancia a sequía inducida por el agonista iSB09 en Nicotiana benthamiana.

Abstract

[ES] Los efectos del cambio climático y del calentamiento global se están agravando. La subida de las temperaturas y la sequía se han convertido en una gran limitación para la productividad de los cultivos. Para contrarrestar estos efectos, las plantas pueden protegerse contra el estrés abiótico, en particular frente a la sequía, mediante la acción de la hormona ácido abscísico (ABA). Esta coordina las respuestas adaptativas a la sequía para mejorar la supervivencia y la productividad de las plantas en situaciones de estrés hídrico. La percepción del ABA se lleva a cabo por la familia de receptores PYR/PYL/RCAR y la subfamilia de fosfatasas tipo 2C (PP2C). La modulación de la señalización del ABA mediante agonistas de los receptores es una estrategia prometedora en la biotecnología de plantas para mitigar el impacto de la sequía en los cultivos. Por ello se ha avanzado en el desarrollo de compuestos químicos que imitan la acción del ABA, así como en enfoques genéticos encaminados a reforzar la respuesta de la planta, por ejemplo, mediante la sobreexpresión de los receptores del ABA o la inactivación de las PP2Cs. Este estudio se centra en la sobreexpresión del receptor PYL15m de ABA en Nicotiana benthamiana, y su combinación con moléculas agonistas, como iSB09, con el objetivo final de mejorar la eficiencia del uso del agua en la agricultura. Este receptor, además de aumentar la dosis de proteína receptora de ligando, fue customizado para reforzar el reconocimiento del agonista. Diferentes parámetros fisiológicos fueron medidos para comprender cómo responde la planta cuando se ha reforzado mediante esta técnica. El análisis de la respuesta en este abordaje genético-químico contribuye al conocimiento fundamental de las respuestas de las plantas al estrés hídrico, y también sirve como prueba de concepto para el traslado de esta estrategia a plantas de cosecha. Como fin último, se busca a través de la biotecnología de plantas contribuir al desarrollo de cultivos más resilientes en un contexto de cambio climático y garantizar la seguridad alimentaria global.

[EN] The effects of climate change and global warming are worsening. Rising temperatures and drought have become a major constraint to crop productivity. To counteract these effects, plants can protect themselves against abiotic stress, particularly drought, through the action of the hormone abscisic acid (ABA), which coordinates adaptive responses to drought to improve plant survival and productivity under water stress. ABA is sensed by the PYR/PYL/RCAR family of receptors and the 2C-type phosphatase subfamily (PP2C). Modulation of ABA signaling by receptor agonists is a promising strategy in plant biotechnology to mitigate the impact of drought on crops. Therefore, progress has been made in developing chemical compounds that mimic the action of ABA, as well as genetic approaches aimed at enhancing the plant response, e.g. by overexpressing ABA receptors or inactivating PP2Cs. This study focuses on the overexpression of the ABA receptor PYL15m in Nicotiana benthamiana, and its combination with agonist molecules, such as iSB09, to improve agricultural water use efficiency. This receptor, in addition to increasing the dose of ligand-receptor protein, was customized to enhance agonist recognition. Different physiological parameters were measured to understand how the plant responds when enhanced by this approach. The analysis of the response in this chemical-genetic approach contributes to the fundamental understanding of plant responses to water stress and also serves as a proof of concept for transferring this strategy to crop plants. Ultimately, the aim is to use plant biotechnology to contribute to developing more resilient crops in the context of climate change and to ensure global food security.