Resumen de Sobreexpresión en tomate de transportadores de na+ y k+ y sus proteínas reguladoras: papel en la homeostasis iónica
El incremento en la salinidad de los suelos, debido en parte al abuso de fertilizantes y la irrigación con aguas de baja calidad de alto contenido en sales, tiene un efecto negativo para la producción agrícola, además de plantear una seria amenaza medioambiental. Existe una importante relación entre la eficiencia en el uso de nutrientes y el estrés salino, ya que la alta salinidad del medio afecta de forma esencial a la absorción y distribución de nutrientes, especialmente de K+, por parte de las plantas. Esta perturbación de la homeostasis de K+, resultante de la competición entre Na+ y K+, es un fenómeno determinante de la toxicidad del sodio. Por consiguiente, el mantenimiento de altas concentraciones de K+ y bajas concentraciones de Na+ en las células vegetales es fundamental para evitar los efectos tóxico y osmótico del estrés salino, constituyendo por ello una de las claves de la tolerancia de las plantas a este factor.
Para conseguir mantener la homeostasis del K+ y evitar la toxicidad del Na+ es esencial, de un lado, la exclusión activa de Na+ a nivel de plasmalema y su compartimentación en la vacuola donde contribuye a la turgencia celular y, de otro, el mantenimiento de valores de pH y niveles de K+ adecuados en el citoplasma y compartimentos intracelulares, lo que contribuye a regular el volumen y las actividades enzimáticas celulares (Maathuis y Amtmann, 1999, Venema et al., 2003, Sze et al., 2004). En este sentido, la identificación y el estudio de los mecanismos de regulación de transportadores iónicos relacionados con la tolerancia a la salinidad y la distribución de potasio en las células vegetales es un enfoque de gran interés desde el punto de vista de la investigación básica y constituye un paso prévio a la aplicación de estrategias biotecnológicas que podrían permitir solventar los efectos negativos de la salinidad en cultivos de interés agronómico, como es el tomate.
Como resultado de los estudios desarrollados en el grupo de investigación en que se ha realizado esta Tesis Doctoral se han identificado varios transportadores NHX de tomate que son importantes para la homeostasis del potasio, la tolerancia a la salinidad y, posiblemente, el desarrollo de la planta y la producción de frutos. Así mismo, se han identificado en tomate los componentes de la ruta SOS, poniéndose de manifiesto mediante estudios de complementación heteróloga, la participación de estas proteínas en la respuesta al estrés salino. Partiendo de estos antecedentes, el objetivo de esta Tesis Doctoral ha sido estudiar el potencial biotecnológico de algunas de estas proteínas, en concreto LeNHX2, SlSOS2, SlSOS3 y SlNhaD, en relación a la tolerancia a la salinidad en plantas de tomate. Para ello, se ha seguido una estrategia de sobreexpresión génica en tomate y se ha llevado a cabo la caracterización fenotípica de las plantas transgénicas y el estudio de alguno de los mecanismos bioquímicos responsables de los fenotipos observados.
