Observatorio de I+D+i UPM

Memorias de investigación
Tesis:
Estudio de los transportadores de Sodio y Potasio imoplicados en la tolerancia a la salinidad de Physcomotrella patens
Año:2009
Áreas de investigación
  • Biología celular,
  • Biología molecular
Datos
Descripción
La mayoría de las plantas de cultivo son sensibles a la sal y se estima que en el año 2050 más del 50% de las tierras cultivables sufrirán problemas de salinización. Con estas consideraciones, se hace indispensable incrementar la tolerancia a la salinidad de los distintos cultivos para poder satisfacer la necesidad de producción de alimentos para una población mundial que alcanzará los 9.000 millones de habitantes. En este trabajo nos hemos propuesto esclarecer algunos de los mecanismos implicados en la tolerancia a la salinidad de las plantas. Para ello hemos elegido como planta modelo una briofita que ha resultado ser muy tolerante a la salinidad y se llama Physcomitrella patens. Physcomitrella es capaz de soportar concentraciones de Na+ que superan la concentración del agua del mar. Es una planta de estructura sencilla, no vascular, con una fase dominante haploide, que se puede mantener en condiciones axénicas en el laboratorio. Además, este musgo posee una alta frecuencia de recombinación homóloga lo que permite obtener mutantes por reemplazamiento génico con relativa facilidad. Todo ello, le convierte en un buen modelo para el estudio de la homeostasis iónica a nivel de planta y a nivel celular. En esta tesis se han recogido y puesto a punto varios protocolos para la manipulación in vitro, transformación y estudio de los flujos de iones en Physcomitrella. En el presente trabajo nos hemos centrado en el estudio de los principales sistemas de salida de Na+ de Physcomitrella. La homeostasis del sodio resulta de especial interés en Physcomitrella ya que es la única planta conocida hasta el momento en la que coexisten antiportadores Na+/H+ tipo SOS1 (PpSOS1) y las bombas de Na+ tipo ENA (PpENA1, PpENA2), hasta ahora sólo identificadas en hongos y no en plantas vasculares. Recientemente, con la secuenciación del genoma completo de Physcomitrella por el Doe Joint Genome Institute, hemos podido identificar otra nueva bomba tipo ENA que hemos llamado PpENA3 y un segundo gen SOS1 que hemos llamado PpSOS1B. Para el estudio y la caracterización de todos estos transportadores hemos utilizado distintos sistemas de expresión heterólogos que han sido utilizados tradicionalmente como son los mutantes de levaduras, de bacterias y de Arabidopsis. Sin embargo lo más novedoso de este trabajo ha sido la caracterización de estos transportadores in planta mediante la generación de mutantes de Physcomitrella defectivos en sus bombas de Na+ PpENA1 y/o en su antiportador Na+/H+ PpSOS1. La generación de los mutantes ppena1, ppena1ppena2, ppsos1 y ppena1ppsos1 y su caracterización mediante ensayos de flujos de entrada y salida de Na+ nos ha permitido demostrar que PpENA1 es el principal sistema de salida de Na+ a pH alcalino y PpSOS1 es el principal sistema de salida de Na+ a pH ácido. Por otro lado, es la primera vez que se demuestra en plantas que la eliminación de un transportador SOS1 conlleva la desaparición de la salida de Na+ (como ocurre en los mutantes ppsos1 y en ppena1ppsos1). Además hemos podido observar que en estos mutantes la exposición al Na+ induce muerte celular e independientemente de la presencia o no de Na+ tienen afectado el transporte de K+ de alta afinidad. Pero sin duda una de las mayores aportaciones de este trabajo ha sido la generación de estos mutantes que podrán convertirse en una nueva herramienta muy útil para el estudio y la caracterización de otros transportadores de Na+ de plantas.
Internacional
No
ISBN
Tipo de Tesis
Doctoral
Calificación
Sobresaliente cum laude
Fecha
22/11/2009
Esta actividad pertenece a memorias de investigación
Participantes
  • Autor: Ana Fraile Escanciano (UPM)
  • Director: Begoña Benito Casado (UPM)
Grupos de investigación, Departamentos, Centros e Institutos de I+D+i relacionados
  • Creador: Centro o Instituto I+D+i: Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas, CBGP
  • Departamento: Biotecnología
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