Estudio de la regulación de los sistemas implicados en la absorción y translocacion de potasio en arabidopsis thaliana l. Y solanum lycopersicum l
- Autores: Reyes Rodenas Castillo
- Directores de la Tesis: Vicente Martínez López (dir. tes.), Francisco Rubio Muñoz (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Murcia ( España ) en 2019
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Begoña Benito Casado (presid.), Lourdes Rubio Valverde (secret.), Cristina Cruz (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biología Molecular y Biotecnología por la Universidad de Murcia
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: DIGITUM
- Resumen
OBJETIVOS El objetivo fundamental de esta Tesis Doctoral ha sido profundizar en el conocimiento de los sistemas de absorción de potasio (K+) en las plantas mediante el estudio de los procesos fisiológicos y mecanismos moleculares implicados en la misma, en la especie modelo Arabidopsis thaliana y en la especie de interés agronómico Solanum lycopersicum. En este contexto, se han abordado los siguientes objetivos específicos: 1- Estudio del efecto de la deficiencia de nitrato (NO3-), fosfato (PO43-) o sulfato (SO42-) sobre la adquisición y translocación de K+, en plantas de Arabidopsis y tomate, en el rango de alta y baja afinidad.
2 -Estudio de los mecanismos implicados en la regulación transcripcional/postranscripcional del transportador de alta afinidad HAK5 en respuesta a la deficiencia de K+ en las plantas de Arabidopsis y tomate.
3- Estudio de la influencia de la presencia de cesio (Cs+) sobre la absorción de K+ e identificación de sistemas implicados en la absorción de Cs+ en las plantas de tomate.
4- Estudio transcriptómico de plantas de tomate sometidas a ayuno de K+.
METODOLOGÍA Para la consecución de los objetivos planteados se ha recurrido a distintos tipos de material biológico, y a numerosas técnicas de fisiología vegetal y biología molecular, resumidas a continuación:
1. Material biológico y condiciones de crecimiento:
Las bacterias (Escherichia coli y Agrobacterium tumefaciens), levaduras (Saccharomyces cerevisiae) y plantas (A. thaliana, S. lycopersicum y Nicotiana benthamiana), se crecieron en los medios y condiciones adecuados en cada caso.
2. Métodos:
-Determinación de la capacidad de absorción de K+/Cs+ y contenido mineral interno en las plantas.
-Métodos de cruzamiento y transformación de plantas de Arabidopsis.
-Manipulación de ácidos nucleicos y proteínas.
-Ensayo de RNA-seq.
CONCLUSIONES 1. Las deficiencias de nitrato, fosfato o sulfato reducen la absorción de K+ en el rango de baja afinidad en Arabidopsis y tomate, y también disminuyen su translocación de raíz a parte aérea. En el rango de alta afinidad, la deficiencia de NO3-, PO43- o SO42- inducen la transcripción del gen HAK5 pero únicamente se produce la activación del transportador cuando hay deficiencia de K+, tanto en Arabidopsis como en plantas de tomate.
2. La presencia de altos niveles de calcio (Ca2+) en el medio externo revierten la represión de la absorción de K+ de alta afinidad ocasionada por la presencia de sodio (Na+) en plantas de tomate.
3. El etileno y las especies reactivas de oxígeno (ROS) participan en la vía de señalización de la respuesta a la deficiencia de K+, en raíces de plantas de tomate.
4. El transportador de alta afinidad de Arabidopsis, AtHAK5, se regula a nivel postranscripcional mediante un mecanismo de fosforilación por el complejo AtCIPK23/CBL1. El dominio C-terminal de AtHAK5 parece estar implicado en los mecanismos de regulación postraduccional. La formación de multímeros de AtHAK5 podría constituir otro mecanismo de regulación postraduccional del transportador. Los aminoácidos G, Y, G, D presentes en el dominio N-terminal de AtHAK5 constituyen residuos imprescindibles para su función.
5. Cuando el Cs+ está presente en el medio externo a concentraciones milimolares es absorbido por las plantas de tomate mediante un sistema de transporte sensible a Ca2+; mientras que cuando está presente a concentraciones micromolares y en condiciones de bajas concentraciones externas de K+, su absorción parece ser mediada por el transportador de K+ de alta afinidad, SlHAK5.
6. El análisis transcriptómico realizado en raíces de plantas de tomate ayunadas de K+, revela elementos comunes con la vía de señalización de la deficiencia de K+ descrita en Arabidopsis, así como elementos que parecen específicos de tomate. En la raíz, parte aérea y fruto de las plantas de tomate se han identificado transcritos cuya expresión se modifica en más de una parte de la planta en respuesta a ayuno de K+, indicando su importancia en la señalización por bajo K+ en la planta.
