Integrated study on the natural variation in Arabidopsis thaliana responses to alkaline salinity6
Més del 20% de l’àrea mundial cultivable està afectada per estrès per salinitat alcalina, mentre que el 98% de les plantes es defineixen com a glicòfites – incapaces de desenvolupar-se sota condicions de salinitat. En l’actual context de canvi climàtic, on la creixent escassetat d’aigua per al reg i...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2023 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/690735 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/690735 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Arabidopsis thaliana Salinitat alcalina Salinidad alcalina Alkaline salinity Estrès abiòtic Estrés abiótico Abiotic stress Ciències Experimentals 57 |
| Sumario: | Més del 20% de l’àrea mundial cultivable està afectada per estrès per salinitat alcalina, mentre que el 98% de les plantes es defineixen com a glicòfites – incapaces de desenvolupar-se sota condicions de salinitat. En l’actual context de canvi climàtic, on la creixent escassetat d’aigua per al reg i l’augment constant de les temperatures en són dos grans condicionants, la salinitat del sòl suposa una forta amenaça per a l’agricultura. El principal objectiu del present treball de recerca ha estat definir i caracteritzar la variació natural existent en la resposta a la salinitat, tant en sòl silici com calcari, de diferents poblacions naturals de la planta model Arabidopsis thaliana. Com que es tracta d’un caràcter clau dins del desenvolupament vegetal, es va analitzar la base genètica de la variació en el temps de floració present en un grup de poblacions locals d’A. thaliana mitjançant el genotipat dels dos principals reguladors de la floració (FRI i FLC) i la realització d’escàners de divergència genòmica. Mitjançant aquests anàlisis, es van detectar regions genòmiques divergents entre ambdós grups, mapejant FRI i 3 gens més descrits pel seu paper regulador de FLC, la qual cosa dóna suport a la presència de diferents patrons de pressió selectiva dins la col·lecció d’estudi. Amb el propòsit de detectar quin factor ambiental resulta en cada procés selectiu, els escàners genòmics es van complementar amb anàlisis d’associació genoma-ambient i genoma-fenotip. Per a fer-ho, es van utilitzar dades del perfil ionòmic de cada sòl d’origen, juntament amb dades del perfil nutricional foliar de totes les poblacions d’estudi, sota estrès per salinitat alcalina. Es van identificar candidats potencialment involucrats en el desenvolupament de mecanismes de tolerància a estrès per salinitat alcalina, codificants de transportadors fitohormonals (NPF6.2 i SUE4), de potassi (KAT1 i KEA5) i de ferro (YSL2), així com reguladors de la reserva cel·lular de calci (ACA2) i de l’acidificació de compartiments intracel·lulars (VAB2 and VHA-c1). La variació obtinguda en la resposta nutricional i de creixement de les poblacions destudi conduí a la selecció d’una mostra de 4 poblacions contrastades per al seu anàlisi transcriptòmic. Mitjançant la combinació de dades fisiològiques, perfils nutricionals i de metabòlits secundaris, i seqüenciació d’RNA, es van descriure les convergències i divergències a les vies de resposta a la salinitat neutra i alcalina de cada població. Els resultats ressaltaren la importància dels mecanismes reguladors de l’estat nutricional de ferro per al manteniment de l’eficiència fotosintètica i el balanç de carboni sota salinitat alcalina. Finalment, el paper de la salinitat alcalina com a agent selectiu per a l’adaptació local es va avaluar en un rang geogràfic més extens mitjançant Estudis d’Associació del Genoma Complet (GWAS) en una col·lecció de 270 poblacions naturals d’A. thaliana crescudes en un sòl calcari salí. Els resultats obtinguts de l’associació entre la variació genòmica i la variació en els perfils nutricionals en fulla van revelar la presència de variants al·lèliques de NINJA i YUC8 causants de l’acumulació diferencial de sodi, i d’ALA3 amb efectes en l’acumulació diferencial de ferro en fulla. En conjunt, mitjançant la integración de tècniques d’anàlisi genòmiques, transcriptòmiques, fisiològiques i d’associació ambiental, aquest estudi proporciona informació d’utilitat per a un millor coneixement dels mecanismes de tolerància a la salinitat alcalina, així com de dianes clau per a la millora de cultius sobre sòls calcaris i salins. |
|---|