Embriogénesis somática y priming como herramientas para generar plantas de pino marítimo tolerantes a estrés
- Autores: María Amparo Pérez Oliver
- Directores de la Tesis: Isabel Arrillaga Mateos (dir. tes.), Ester Sales Clemente (codir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de València ( España ) en 2025
- Idioma: español
- Número de páginas: 218
- Tribunal Calificador de la Tesis: Juan Segura García del Río (presid.), Sergio González Nebauer (secret.), Elena Corredoira Castro (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biomedicina y Biotecnología por la Universitat de València (Estudi General)
- Calificación: Sobresaliente Cum Laude
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: RODERIC
- Resumen
El incremento de los estreses ambientales y la alteración en su incidencia estacional, ambos fenómenos asociados al cambio climático, están teniendo efectos significativos sobre la fisiología, fenología y distribución de las especies forestales. La región mediterránea se identifica como uno de los "puntos calientes" más destacados en los modelos climáticos, con un aumento de la temperatura media anual y la frecuencia de eventos de sequía. En este contexto, las especies con tiempos de generación largos, como las coníferas, presentan limitaciones para adaptarse a ambientes cambiantes a través de mecanismos evolutivos clásicos. Por ello, el desarrollo de herramientas biotecnológicas es de gran ayuda para generar variedades con una mejor adaptabilidad al ambiente cambiante. Para aumentar la resiliencia de especies forestales de interés se sugieren dos estrategias: el aprovechamiento de la variabilidad genética existente y el estímulo de respuestas de tolerancia al estrés. En este sentido, la embriogénesis somática (ES), el proceso de obtener múltiples embriones a partir de células vegetativas (somáticas), es una de las técnicas de propagación vegetativa más extendidas entre las coníferas. La estimulación de la llamada "respuesta inducida" se produce por la sensibilización de los tejidos tras la percepción del estímulo inducido por estrés, o elicitado, que se traduce en un acondicionamiento (priming) de la planta, incrementando su resiliencia ante una nueva exposición a este u otro estrés. El presente trabajo se enfoca en el estudio del pino marítimo (Pinus pinaster Aiton), una de las coníferas más abundantes en el Mediterráneo occidental, que por su amplia variabilidad ecológica es considerada un organismo modelo para el estudio de la respuesta adaptativa al estrés ambiental en coníferas desde un enfoque genómico. A pesar de su importancia, en los últimos años el pino marítimo está siendo amenazado por las condiciones climáticas adversas, las cuales están provocando desde aumentos locales en las tasas de mortalidad hasta episodios agudos a escala regional. De este modo, explorar estrategias como la variación de la temperatura y la disponibilidad de agua durante la ES podría allanar el camino para obtener plantas mejor adaptadas a los desafíos del cambio climático. Por ello, el objetivo principal de esta tesis es desarrollar herramientas biotecnológicas para generar plantas de pino marítimo más resilientes al estrés térmico e hídrico inducidos por el cambio climático, que pudieran ser utilizadas en ensayos piloto de reforestación. Los resultados obtenidos demuestran que la aplicación de termo-priming durante la fase de inducción de la ES produce marcas epigenéticas que se traducen en una mayor tolerancia posterior a estrés térmico y tolerancia cruzada a estrés hídrico de las plantas somáticas generadas, mostrando la sinergia entre ambos factores. Este acondicionamiento se manifiesta tanto a nivel de expresión génica, con una regulación diferencial de genes implicados en la respuesta a estrés, como a nivel fisiológico, evidenciado en un mejor rendimiento fotosintético, ajuste osmótico y menor daño oxidativo en condiciones de estrés. Además, se ha visto que una menor disponibilidad de agua, junto con un aumento de la temperatura durante las fases de inducción y proliferación de la ES en masas embriogénicas (MEs) de pino marítimo, induce una memoria de estrés por sequía que genera plantas capaces de generar una respuesta fisiológica más resiliente y modificaciones en la acumulación de metabolitos secundarios, así como en el metabolismo de carbohidratos. Por otro lado, se ha visto que la variación de la temperatura durante la fase de maduración de los embriones somáticos da lugar a plantas mejor adaptadas a episodios de calor extremos, indicando que incluso tratamientos aplicados en fases tardías del desarrollo embriogénico pueden tener un impacto significativo sobre la capacidad adaptativa del fenotipo resultante. A nivel molecular, se ha evidenciado que estos cambios podrían estar mediados por mecanismos epigenéticos como la metilación del ADN, la modificación de histonas y posiblemente la acción de ARN pequeños, implicados en el establecimiento de una memoria de estrés a largo plazo. Los estudios realizados han permitido identificar conjuntos de genes que podrían estar relacionados con la maquinaria epigenética responsable de dicha memoria. Este conocimiento es esencial para avanzar hacia la identificación de marcadores moleculares que permitan seleccionar líneas celulares o plantas con mayor potencial adaptativo. En conjunto, este trabajo proporciona evidencias claras de que la variación en las condiciones de cultivo durante la ES puede ser utilizada como una herramienta eficaz para inducir memoria epigenética y mejorar la resiliencia de las plantas somáticas generadas frente a factores de estrés abiótico como el calor y la sequía. Y demuestra que es posible generar epitipos, plantas derivadas de una misma línea celular con diferentes perfiles epigenéticos, capaces de soportar mejor la exposición frente a condiciones climáticas cambiantes. Estas plantas podrían utilizarse en programas piloto de reforestación en entornos degradados o sometidos a estrés, contribuyendo a la conservación de masas forestales y a la mitigación de los efectos del cambio climático. Además, esta estrategia tiene un gran potencial para ser aplicada a otras especies forestales igualmente amenazadas en la región mediterránea.
