Physiological, molecular and genetic mechanisms of adaptation to alkaline and saline soils in Arabidopsis thaliana populations
Els sòls salins-alcalins produeixen efectes més perjudicials que les sals neutres, reduint severament la productivitat de les plantes. Contràriament, l'objectiu agronòmic d'aquest segle consisteix a augmentar les produccions agrícoles per alimentar a una població creixent. Aquest estudi té...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Fecha de publicación: | 2021 |
| País: | España |
| Institución: | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Repositorio: | Dipòsit Digital de Documents de la UAB |
| Idioma: | inglés |
| OAI Identifier: | oai:ddd.uab.cat:256996 |
| Acceso en línea: | https://ddd.uab.cat/record/256996 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Arabidopsis thaliana Salinitat Alcalinitat Alkalinity Salinidad Salinity Alcalinidad Ciències Experimentals |
| Sumario: | Els sòls salins-alcalins produeixen efectes més perjudicials que les sals neutres, reduint severament la productivitat de les plantes. Contràriament, l'objectiu agronòmic d'aquest segle consisteix a augmentar les produccions agrícoles per alimentar a una població creixent. Aquest estudi té com a objectiu explorar els mecanismes fisiològics, moleculars i genètics subjacents a les diferències en el rendiment de les plantes en condicions alcalines-salines utilitzant poblacions naturals d' A. thaliana de Catalunya i del món. En el capítol I, les respostes fisiològiques d' ecotips catalans d' A. thaliana contrastats, A1(c+) tolerant als carbonats i T6(c-) sensible, es van sotmetre a tractaments alcalins (alt pH vs bicarbonat) sota condicions hidropòniques. En ambdues poblacions, el tractament de NaHCO3 és més perjudicial que el pH alcalí aconseguit per amortidor orgànic. La població tolerant, transloca més nutrients, manté nivells més alts de clorofil·la, creix més i produeix més síliqües que la població sensible sota condicions d'alcalinitat. En el segon capítol, l'anàlisi del transcriptoma es va realitzar utilitzant plantes A1(c+) i T6(c) exposades durant 3h o 48h a l'estrès per pH (pH 5.9 vs pH 8.3) i alcalinitat (10 mM NaHCO3 a pH 8.3). Els nostres resultats indiquen que les plantes presenten diferències en la resposta de pH elevat vs HCO3-. A més, les fulles de plantes tolerants al carbonat no presenten una deficiència de ferro tan ràpidament com les sensibles. En les fulles A1(c+), l'activació d'altres gens relacionats amb la percepció de l'estrès, la transducció del senyal, els glucosinolats, l'adquisició de sofre i el cicle cel·lular donen una resposta eficient a l'estrès per bicarbonats i precedeix la inducció dels mecanismes d'homeòstasi de ferro. En les poblacions de Catalunya, la tolerància de les plantes als sòls calcaris és conduïda pel contingut de CaCO3 al sòl natiu. Per tal de testar si és aplicable a nivell mundial, en el capítol III, 360 poblacions d' A. thaliana es van cultivar en sòls amb nivells de CaCO3 contrastats. Les plantes amb un creixement relatiu més alt en sòls calcaris són capaces de prendre més sofre, zinc i fòsfor. Aquests fenotips es van utilitzar per realitzar un estudi d'associació del genoma. La validació de gens candidats es va realitzar utilitzant línies de T-ADN utilitzant el genoma de referència Col-0 conreades de nou en sòls calcaris contrastats. El fenotip Zn, apunta a un transportador vacuolar malat, TDT, com un important regulador negatiu del contingut de nutrients minerals i de la regulació del pH en sòls calcaris. El capítol IV aborda la interrupció de la distribució d'A. thaliana al llarg de la costa catalana, que es superposa amb la presència de sòls alcalino-salins, suggerint que els mecanismes de tolerància envers als sòls alcalino-salins no es troben presents en aquesta espècie. Per provar aquesta hipòtesi, les poblacions locals de A. thaliana es van testar en jardins comuns durant diversos anys. Tanmateix, es van repetir els experiments a hivernacle utilitzant sòls alcalins naturals. La germinació va ser severament inhibida, especialment en plantes amb baix contingut de CaCO3 en el seu sòl natiu. L' estat nutricional i el nombre de síliqües eren més alts en les poblacions de regions amb nivells moderats de salinitat i bicarbonat en els seus sòls natius. En conclusió, les plantes responen diferencialment entre els tractaments d'alt pH i bicarbonat. Les línies sensibles detecten ràpidament deficiència de nutrients sota tractaments alcalins. L'estrès alcalí-salí produeix efectes més severs que l'estrès salí, i la germinació es veu fortament afectada especialment en les poblacions costaneres adaptades a sols salins silícics. Això podria ser una possible explicació en la manca de presència i distribució d'Arabidopsis thaliana en sòls alcalins dins la costa catalana. |
|---|