CDPKs en dos procesos de desarrollo : la tuberización en Solanum tuberosum y la nodulación en Medicago spp.

• Autores: Gargantini, Pablo Rubén
• Año de publicación: 2006
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Ulloa de la Serna, Rita María
• Materia: TUBERIZACION; NODULACION; SOLANUM TUBEROSUM; MEDICAGO TRUNCATULA; QUINASA DE PROTEINAS DEPENDIENTES DE CALCIO (CDPK); FOSFORILACION; GIBERELINAS; CITOQUININAS; PLANTAS TRANSGENICAS; TUBERIZATION; NODULATION; SOLANUM TUBEROSUM; MEDICAGO TRUNCATULA; CALCIUM DEPENDENT PROTEIN KINASE; PHOSPHORYLATION; GIBBERELLINS; CYTOKININS; TRANSGENIC PLANTS
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

En este trabajo se estudió la participación de las CDPKs en dos procesos de desarrollo: la tuberización y la nodulación. Por un lado se obtuvo la secuencia genómica de StCDPK1, se determinó su estructura y organización génica y se la comparó con otras quinasas pertenecientes al grupo II-A de las CDPKs. La localización cromosómica más probable de este gen resultó ser el extremo distal “inferior” del cromosoma 12. Además se obtuvo un anticuerpo policlonal anti-StCDPK1 con el cual se confirmó la presencia de esta isoforma en las fracciones solubles y particuladas de estolones inducidos, siendo mayor en la fracción asociada a membranas. Se observó que la proteína StCDPK1 aumenta en respuesta a concentraciones crecientes de sacarosa en forma gradual, alcanzando el máximo a 8% sacarosa (condiciones inductoras de tuberización). Se obtuvieron plantas transgénicas con expresión disminuida de StCDPK1 (β7) que mostraron cierta insensibilidad a las giberelinas (GAs). Además, presentaron una respuesta más temprana a las condiciones inductoras de la tuberización y una sensibilidad aumentada a las altas concentraciones de sacarosa. En presencia de hormonas inductoras de la tuberización (ácido abscícico -ABA y bencilaminopurina- BAP) la expresión de StCDPK1 no se vio afectada en la línea transgénica β7, pero sí en las plantas salvajes, lo mismo ocurrió al estudiar el efecto de las GAs a tiempos cortos. Nuestros datos sugieren que StCDPK1 podría estar involucrada en la tuberización, y que la sacarosa y las fitohormonas ABA y BAP estimulan su transcripción, actuando como un regulador negativo de este proceso de desarrollo. Por otra parte en Medicago truncatula se identificó una CDPK (MtCPK3) que se expresa principalmente en raíces en desarrollo. Estudios de expresión de MtCPK3 y otra isoforma de alfalfa estrechamente relacionada (MsCPK3), junto con datos de actividad quinasa dependiente de calcio, indicaron que estas isoformas pueden participar en los eventos de fosforilación que ocurren durante la formación del nódulo. Ensayos de expresión transitoria mostraron que la miristoilación y palmitoilación son necesarias para la localización en membrana plasmática de estas isoformas. Se detectó una inducción temprana (10 minutos) de MtCPK3 en raíces inoculadas con Rhizobium sp., que resultó estar asociada a una respuesta al estrés inducido por la infección. Asimismo, las citoquininas indujeron la expresión de MtCPK3, sugiriendo que esta isoforma podría ser un componente común en las señales de transducción disparada por Rhizobium sp., citoquininas y estrés abiótico. Raíces transgénicas con expresión disminuida de MtCPK3 produjeron un número significativamente mayor de nódulos que las plantas control, sugiriendo que esta quinasa podría regular negativamente la acción de señales vegetales que controlan la relación entre los tejidos proveedores de energía y aquellos de reserva.
In this work the participation of CDPKs in two developmental processes: the tuberization and the nodulation was studied. On one side the genomic sequence of StCDPK1 was obtained, its structure and genetic organization was determined and compared with others kinases of the CDPKs group II-A. The most probable chromosomic location of this gene turned out to be the distal end of chromosome 12. In addition, a polyclonal antibody against StCDPK1 was obtained and the presence of this isoform in the soluble and particulate fractions of induced stolons was confirmed, being greater in the membrane-associated fraction. It was observed that the StCDPK1 protein increased in the presence of different sucrose concentrations, being highest at 8% sucrose (tuber inducing conditions). Transgenic plants with diminished expression of StCDPK1 (β7) showed certain insensibility to gibberellins (GAs). In addition, they displayed an earlier response to tuber inducing conditions and an increased sensitivity to high sucrose concentrations. In the presence of tuber inducing hormones (abscicic acid - ABA and bencilaminopurine - BAP) StCDPK1 expression was not affected in the transgenic line β7, but it increased in wild type plants; the same happened when studying the early response to GAs. Our data suggest that StCDPK1 could be a negative regulator of tuberization eventhough sucrose and the phytohormones ABA and BAP stimulate its transcription. On the other hand, we identified a Medicago truncatula CDPK (MtCPK3) that is mainly expressed in developing roots. Expression studies of MtCPK3 and MsCPK3 (a closely related isoform in alfalfa), along with calcium dependent protein kinase activity assays indicated that these isoforms could participate in the phosphorylation events triggered during nodule formation. Transient expression studies showed that myristoylation and palmitoylation are necessary for the plasma membrane localization of these isoforms. An early MtCPK3 induction (10 minutes) was detected in Rhizobium sp. inoculated roots, but turned out to be associated to a stress response induced by the infection. Cytokinins also induced MtCPK3 expression, suggesting that this isoform could be a common component in the transduction pathways triggered by Rhizobium sp., cytokinins and abiotic stress. Transgenics roots with diminished MtCPK3 expression produced more nodules (x 3) than control plants, suggesting that this kinase could negatively regulate the action of plant signals that control sink-source interactions.
Fil: Gargantini, Pablo Rubén. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.