Modulación de la sensibilidad a la luz en plantas : mecanismos moleculares y aplicaciones agro-biotecnológicas

• Autores: Boccalandro, Hernán Esteban
• Año de publicación: 2005
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Casal, Jorge José
• Materia: FOTOMORFOGENESIS; FITOCROMO; TRANSDUCCION DE SEÑALES; DENSIDAD DE CULTIVO; RENDIMIENTO; ARABIDOPSIS THALIANA; SOLANUM TUBEROSUM; PHOTOMORPHOGENESIS; PHYTOCHROME; LIGHT SIGNALLING; PLANT DENSITY; YIELD; ARABIDOPSIS THALIANA; SOLANUM TUBEROSUM
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Incrementos en la densidad de cultivo producen aumentos en el rendimiento por área hasta alcanzar un óptimo. A partir de allí, densidades mayores pueden repercutir negativamente. Esto se debería a una mayor competencia por recursos y a señales lumínicas asociadas a altas densidades. Estas señales son percibidas por fotorreceptores de luz roja y rojo lejana conocidos como fitocromos. Dilucidar los mecanismos mediante los cuales las plantas modulan la sensibilidad a la luz es fundamental para diseñar estrategias que aplaquen el impacto negativo de altas densidades de cultivo sobre el rendimiento. En la primera etapa de esta tesis se estudiaron los papeles que cumplen ciertos actores de la señalización lumínica (PKS1, PKS2 y COP1) bajo condiciones controladas en la planta modelo, Arabidopsis thaliana. PKS1 y PKS2 promovieron una rama discreta de la señalización del fitocromo A (VLFR), e interactúaron negativamente entre sí. Un balance entre PKS1 y PKS2 sería necesario para respuestas VLFR normales. COP1, cuya función como represor de la fotomorfogénesis en oscuridad es bien conocida, mostró una inesperada correlación positiva entre los niveles de COP1 y la respuesta de plántulas de Arabidopsis a luz roja percibida por el fitocromo B. Al igual que PKS1 y PKS2, COP1 también demostró ser una proteína bifuncional (con actividad represora/activadora). Distintas variantes genéticas con niveles alterados de PKS1, PKS2, COP1 y PHYB (fitocromo B) fueron evaluadas a distintas densidades bajo radiación natural. La sobreexpresión de PHYB fue la estrategia más efectiva para producir insensibilidad a la densidad en Arabidopsis. La aplicación de esta estrategia en plantas de interés comercial (Solanum tuberosum) mostró que la sobreexpresión de PHYB es capaz de provocar mayores rendimientos en altas densidades de cultivo.
At low plant densities, increasing the number of plants per unit area results in proportional increments in crop yield, above certain plant densities the marginal increment of yield with increased population decreases and may become negative. This could be due to higher competition by resources and by light signals associated to dense canopies characteristics of high densities. These light signals are perceived by photoreceptors of red and far red light known as phytochromes. Uncovering of the mechanisms through which the plants modulate light sensitivity is crucial to design strategies to abolish deleterious effects of high densities on crop yield. The first step in this theses was to study the role that play certain actors of the light signalling (PKSl ,PKS2 y COP1) under controlled environments in the model plant, Arabidopsis thaliana. PKSl and PKS2 promoted a discrete branch of phytochrome A signalling (VLFR), and they negatively interact between them. A balance between PKS 1 and PKS2 would be necessary for normal VLFR responses. COP1, a known repressor of photomorphogenesis in darkness, showed an unsuspected positive correlation between COPl levels and the responses of seedlings of Arabidopsis to the red light perceived by phytochrome B. Surprisingly, PKSl, PKS2 and COPl behaved as bifunctional proteins (with activity of repressor/activator in the same molecule). Different genotypes with altered levels of PKS 1, PKS2, COPl and PHYB (phytochrome B) were evaluated at distinct plant densities under natural radiation. PHYB overexpression was the more effective strategy to diminish responses to stand density in Arabidopsis. The application of this strategy in crops (Solanum tuberosum) showed that PHYB overexpression increased potential tuber yield of potato crops planted at high densities.
Fil: Boccalandro, Hernán Esteban. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.