Functional characterization of anion channels of the SLAC/SLAH family in Arabidopsis Thaliana
- Autores: Paloma Cubero Font
- Directores de la Tesis: José M. Colmenero Flores (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2017
- Idioma: español
- Número de páginas: 202
- Tribunal Calificador de la Tesis: María Cruz González García (presid.), Lourdes Rubio Valverde (secret.), José Manuel Pardo Prieto (voc.), Francisco Javier Quintero Toscano (voc.), Omar Homero Pantoja Ayala (voc.)
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- Tesis en acceso abierto en: Idus
- Resumen
El crecimiento óptimo de las plantas requiere el aporte sincronizado de cloruro (Cl−) y nitrato (NO3− ; Franco-Navarro y col., 2016), pero el estrés salino causa la acumulación excesiva de Cl− en órganos aéreos puede producir toxicidad iónica. La toma neta de ambos aniones en el simplasto de la raíz resulta del equilibrio entre la entrada activa mediante cotransporte de protones de alta y baja afinidad no identificados aún (Britto y Kronzucker, 2006; Felle 1994) y la salida pasiva mediada por canales aniónicos desconocidos (Roberts, 2006). Tras su adquisición, los nutrientes se retienen en la raíz o se transportan a la parte aérea a través del xilema. La translocación de Cl− al xilema es un mecanismo clave en la regulación de la acumulación de este anión en la parte aérea (Brumós y col., 2010; Tregeagle y col., 2010).
En este trabajo hemos caracterizado los genes AtSLAH1 y AtSLAH4 que se expresan en la raíz de Arabidopsis thaliana y que codifican canales aniónicos de tipo lento de la familia SLAC/SLAH, y hemos descrito su función biológica. Las líneas mutantes interrumpidas en dichos genes muestran alteraciones en el desarrollo, cuya manifestación depende de la dosis de Cl– aplicada en el medio de cultivo, proporcionando así evidencia de una interacción entre la nutrición por Cl– y la función de SLAH1 y SLAH4.
En las muestras de savia del xilema obtenidas de las plantas mutantes slah1-2, el contenido de Cl–, pero no el de NO3−, se reduce un 50%. En la raíz, la expresión de AtSLAH1 se localiza específicamente en las células del periciclo adyacentes a los vasos del xilema, donde este gen se coexpresa con AtSLAH3, otro miembro de la familia SLAC/SLAH. Los estudios con las líneas de mutantes slah3 y con la doble mutante slah1-slah3 indican que la regulación correcta de la translocación de Cl– al xilema de la raíz requiere la actividad conjunta de ambos canales.
SLAH1 no transporta aniones per se, pero al coexpresarlo con SLAH3 en ovocitos de Xenopus verificamos que interaccionan físicamente y que activa a SLAH3 en ausencia de quinasas y NO3− extracelular. Estos resultados indican que ambos canales pueden organizarse como heterómeros en el polo xilematico del periciclo para regular la translocación de Cl− al xilema. Además, la coexpresión de heterómeros de SLAH1 y SLAH3 que contenían alternativamente la subunidad de uno de ellos silvestre y la del otro con una mutación puntual que impedía conducir aniones, prueba que la actividad del heterómero es consecuencia de la modificación de las propiedades eléctricas de SLAH3, en lugar de la adición de una conductancia de Cl− intrínseca de SLAH1. La consecuencia de este mecanismo regulatorio es que SLAH1 interacciona con SLAH3, activándolo y aumentando siete veces la conductancia por Cl− en el heterómero SLAH1/SLAH3 respecto al homómero SLAH3/SLAH3.
El estrés abiótico (déficit hídrico y salinidad) reduce fuertemente la expresión de AtSLAH1 a través de un mecanismo regulatorio mediado por ABA. Proponemos que SLAH1 funciona como un interruptor molecular que regula la translocación de Cl− al xilema en función de las condiciones ambientales. En situaciones favorables, las plantas crecen activamente y necesitan la translocación simultánea de Cl− y NO3− a través del heterómero SLAH1/SLAH3, mientras que el estrés abiótico favorece la homomerización de SLAH3 debido a la reducción de la síntesis de SLAH1, limitando fuertemente el transporte de Cl− desde la raíz a la parte aérea.
BIBLIOGRAFÍA:
Britto DT, Kronzucker HJ (2006) Futile cycling at the plasma membrane: a hallmark of low-affinity nutrient transport. Trends in Plant Science 11, 529–534.
Brumós J, Talón M, Bouhlal R, Colmenero-Flores JM (2010) Cl− homeostasis in includer and excluder citrus rootstocks: transport mechanisms and identification of candidate genes. Plant, Cell & Environment 33, 2012–2027.
Felle H (1994) The H+/Cl− symporter in root hair cells of Sinapis alba: an electrophysiological study using ion-selective microelectrodes. Plant Physiology 106, 1131–1136.
Franco-Navarro JD, Brumós J, Rosales MA, Cubero-Font P, Talón M, Colmenero-Flores JM (2016) Chloride regulates leaf cell size and water relations in tobacco plants. Journal of Experimental Botany 67, 873–891.
Roberts SK (2006) Plasma membrane anion channels in higher plants and their putative functions in roots. New Phytologist 169, 647–666.
Tregeagle JM, Tisdall JM, Tester M, Walker RR (2010) Cl− uptake, transport and accumulation in grapevine rootstocks of differing capacity for Cl− exclusion. Functional Plant Biology 37, 665–673.
