Caracterización de la respuesta a sequía e identificación de genes asociados al uso eficiente del agua (UEA) en portainjertos Prunus spp.
Un repte bàsic dels programes de millora de patrons és la combinació de toleràncies als estressos abiòtics en els nous híbrids interespecífics per tal d’obtenir patrons adaptats a un ampli rang de condicions edafoclimàtiques. La sequera és un dels principals estressos abiòtics amb un gran impacte ec...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2017 |
| País: | España |
| Institución: | Varias* (Consorci de Biblioteques Universitáries de Catalunya, Centre de Serveis Científics i Acadèmics de Catalunya) |
| Repositorio: | Recercat. Dipósit de la Recerca de Catalunya |
| OAI Identifier: | oai:recercat.cat:10459.1/64476 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/460825 http://hdl.handle.net/10459.1/64476 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Estrès hídric Prunus Millora genètica vegetal Estrés hídrico Mejora genética vegetal Water Stress Plant breeding Bioquímica i Biologia Molecular 577 |
| Sumario: | Un repte bàsic dels programes de millora de patrons és la combinació de toleràncies als estressos abiòtics en els nous híbrids interespecífics per tal d’obtenir patrons adaptats a un ampli rang de condicions edafoclimàtiques. La sequera és un dels principals estressos abiòtics amb un gran impacte ecològic i socioeconòmic a Espanya, en conreus com els Prunus. Hi ha una necessitat urgent d'identificar patrons tolerants a la sequera que puguin respondre a la manca d'aigua. En aquest treball es va estudiar la resposta adaptativa de tolerància a la sequera en diferents portaempelts de Prunus a través de tres enfocaments: (i) comprendre els mecanismes fisiològics implicats en l'estrès hídric controlant l'ús eficient de l'aigua (UEA) en diferents genotips; (ii) determinar la inducció bioquímica relacionada amb l'àcid abscísic (ABA) per a establir relacions entre les respostes fisiològiques i bioquímiques; i (iii) elucidar la resposta genètica a nivells transcriptòmics (a curt i llarg termini) i proteòmic (a curt termini) per a identificar gens candidats relacionats amb la sequera. S'ha aconseguit d’identificar sis espècies silvestres de Prunus amb la millor UEA d'un total de 48 genotips d’aquest gènere mitjançant l'estudi fenotípic del contingut foliar en cendres i la discriminació de l'isòtop 13C (Δ13C), relacionats negativament amb la UEA. Es va determinar la resposta de 'Garnem' i d'altres genotips híbrids evidenciant els diferents mecanismes d'evitació de la sequera presents que permeten de mantenir el contingut hídric, tot i la disminució del potencial hídric foliar (LWP). A més, es va confirmar la resposta bioquímica produïda a les 24h mitjançant l'acumulació foliar d'àcid abscísic (ABA), ratificant el paper clau d'aquesta fitohormona en la resposta a la sequera, i específicament, en la regulació estomàtica a 'Garnem'. D'altra banda, s'han pogut comprovar les diferències de comportament existents entre la resposta a l’estrès hídric en condicions controlades i al camp. Encara que es produeix una resposta fisiològica similar, els arbres no van experimentar un nivell d’estrès sever suficient per a desencadenar una resposta bioquímica basada en la producció d'ABA. L'estudi molecular es va realitzar mitjançant quatre enfocaments diferents. En primer lloc, l'anàlisi de les regions promotores de dos gens relacionats amb la sequera, PpDhn2 i DREB2B revelà l'important paper dels elements cis identificats no només a la sequera, sinó també la seva possible implicació en l'estrès a les baixes temperatures. A més es va realitzar l'estudi filogenètic amb els dos gens en una col·lecció de Prunus. En segon lloc, amb l'anàlisi transcriptòmica a l’arrel de 'Garnem' sotmès a estrès hídric, s'han identificat gens involucrats en les cascades de senyalització i control transcripcional, gens osmoprotectors i gens implicats en el transport d'aigua i ions. En tercer lloc, l'anàlisi proteòmica va revelar canvis significatius en els nivells d'abundància d'una sèrie de proteïnes a l’arrel de 'Garnem' a les 24h d'estrès. Quinze d’aquestes proteïnes van ser identificades en diferents processos biològics, descrits també en l'anàlisi transcriptòmica. Finalment, mitjançant una anàlisi amb microsatèl·lits (SSRs) en quatre progènies híbrides, es va identificar una regió genòmica específica d'ametller diferent de préssec i prunera. Aquesta regió podrà ser útil a nivell de genòmica comparativa per a identificar gens d'interès codificats per l'ametller. Aquest estudi molecular ha permès de triar vuit gens candidats per a la selecció de patrons de Prunus tolerants a la sequera. Aquests van ser el gen de la proteïna LEA, els gens PpDhn1, PpDhn2 i DREB2B, a més dels DEGs: ERF023; LRR receptor-like serine / threonine-kinase ERECTA i NF-Yb3, per la seva relació amb el millor UEA; i finalment el DEG Myb44, repressor de la fosfatasa PPC2, validat mitjançant qRT-PCR. En general, aquests resultats poden contribuir a millorar el coneixement existent sobre els canvis fisiològics, bioquímics i moleculars en resposta a la sequera. La comprensió de les estratègies d'evitació i tolerància serà d'ajuda per a la proposta de nous reptes en la millora de la tolerància a la sequera a patrons de Prunus. |
|---|