Las poliaminas como moduladoras de la respuesta a estrés osmótico. El género Lotus como modelo de estudio

• Autores: Espasandin, Fabiana Daniela
• Año de publicación: 2012
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Sansberro, Pedro Alfonso; Ruiz, Oscar Adolfo
• Materia: Lotus; Balance hídrico; Suelos; Salinidad; Biosíntesis; Poliaminas
• Institución: Universidad Nacional del Nordeste

Fil: Espasandin, Fabiana Daniela. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina.
Fil: Sansberro, Pedro Alfonso. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina.
Fil: Ruiz, Oscar Adolfo. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina.
En este trabajo se presentan evidencias que avalan la hipótesis de que la sobreexpresión del gen de arginina descarboxilasa (ADC) incrementa los niveles endógenos de poliaminas (PAs) favoreciendo la tolerancia de Lotus tenuis a estrés osmótico. En una primera etapa, se desarrolló un sistema de regeneración basado en el cultivo in vitro de láminas foliares a partir del cual se elaboró un procedimiento de transformación indirecta mediada por Agrobacterium tumefaciens, obteniéndose varias líneas transgénicas portadoras de la secuencia de arginina descarboxilasa bajo el control del promotor RD29A (RD29A::oatADC); las que resultaron fértiles, capaces de producir semillas y no presentaron alteraciones fenotípicas en relación al genotipo salvaje en condiciones óptimas de crecimiento. Posteriormente, se evaluó la funcionalidad de la expresión génica mediante la imposición de estrés hídrico y salino a plantas enteras que crecían en macetas bajo condiciones ambientales controladas determinándose que: 1) El gen promotor RD29A es capaz de dirigir la expresión del gen gus en tallos y hojas de plantas sujetas a condiciones de estrés osmótico (sequía, salinidad ó frío). 2) Las plantas transgénicas ADC expresaron actividad de la enzima arginina descarboxilasa en situaciones osmóticas desfavorables y presentaron acumulación de putrescina libre inducible por sequía. 3) Como resultado de una mayor actividad enzimática ante condiciones de déficit hídrico, éstas presentaron un mayor contenido relativo de agua en sus brotes respecto al genotipo salvaje, denotándose un elevado ajuste osmótico y modificación del destino de los fotoasimilados favoreciendo el crecimiento de raíces en desmedro de la parte aérea. 4) Las plantas ADC presentaron una mejor performance en condiciones de salinidad, observándose un menor contenido de Na+ en raíces (acumulándose principalmente en hojas) concurrentemente con un incremento significativo del nivel de K+; hecho por el cual, la relación Na+/K+ en este órgano se mantuvo prácticamente invariable, contribuyendo a una menor abscisión foliar, mayor brotación y crecimiento radicular. A partir de los resultados obtenidos tres líneas de evidencia confirman la hipótesis inicial y apoyan las siguientes hipótesis parciales. Que las PAs están involucradas en el mecanismo de defensa de la planta ante situaciones de estrés hídrico y salino. Que las PAs en tales circunstancias mejoran el estado hídrico en células y tejidos de la parte aérea y controlan la homeóstasis iónica en el ámbito de las raíces. Que las PAs modifican la relación fuente/destino favoreciendo el crecimiento y desarrollo de raíces.
This study was performed in Lotus tenuis and presented evidences which support the hypothesis that polyamines (PAs) improve the tolerance to osmotic stress. In the first step, a protocol for the production of transgenic plants was developed for Lotus tenuis via Agrobacterium-mediated transformation of leaf segments cocultivated with an strain harbouring either the binary vector pBi RD29A:oat arginine decarboxylase (ADC) or pBi RD29A:GUS. Transgenic plants were shown to be fertile, capable of producing seeds and showed no phenotypic alterations in relation to untransformed plants. Subsequently, with the aim to determine the functionality of the gene expression, several plants were subject to either water or salt stress under controlled environmental conditions. The GUS transgenic line driven by the RD29A promoter showed that strong signals of osmotic stress were detected in leaves and stem tissues. The increase in the activity of arginine decarboxylase from stressed ADC lines was accompanied by a significant rise in the putrescine level under drought. The transgenic plants improved the relative water content of the leaves showed a higher osmotic adjustment respect to the wild type and enhanced the growth and development of roots. Furthermore, the salt stressed ADC-lines revealed a lesser amount of Na+ content in the roots concomitantly with a substantial increase of K+ level keeping stable the Na+/K+ ratio. From these results, three sorts of evidences confirm the initial hypothesis and support the following partial ones. First, that PAs are involved in the plant mechanisms of tolerance to drought and salt stress. Second, that PAs improve the relative water content in leaves subject to dehydration and recover the Na+/K+ ratio in the roots of salt stressed plants. Third, that PAs altered the sink-source relationship under both stresses lead to enhance the root system.