Incremento de la tolerancia a sequía en plantas por la manipulación de las características de la raíz usando aproximaciones biotecnológicas

Predicciones climáticas indican una disminución importante en la cantidad de agua disponible, lo que incremente la necesidad de generar cosechas con mayor resistencia a sequía. Sin embargo, la necesidad de incrementar esta resistencia está dificultada por la dificultad extrema de incrementar este carácter usando genética tradicional, incluso usando métodos actuales de selección asistida por marcadores (MAS). Estudios recientes indican que las características del sistema radicular es un carácter de mayor importancia de lo que se había anticipado para resistir episodios de sequía. Sin embargo los mecanismos genéticos que determinan características del sistema radicular (por ejemplo profundidad de penetración o arquitectura global), son relativamente poco conocidos. En este proyecto, proponemos adquirir un conocimiento profundo de determinados mecanismos moleculares dirigidos por componentes genéticos ya identificados por nuestro grupo y que controlan el crecimiento de raíz en condiciones de alta demanda hídrica. (1) El primer mecanismo que proponemos investigar está regulado por los genes TTLs (TETRATRICOPEPTIDE THIOREDOXIN-LIKE). Las proteínas codificadas por estos genes se caracterizan por la presencia de 6 repeticiones de tetratricopéptidos en posiciones conservadas y una región carboxilo terminal conocida como "thioredoxin-like domain" que presenta homología a tioredoxinas. En Arabidopsis, la familia TTL está compuesta por cuatro genes, teniendo TTL1, TTL3, y TTL4 una función solapante pero a su vez diferenciada en el crecimiento de la raíz en condiciones de estrés. Nuestros datos indican que las proteínas TTLs median el crecimiento de raíz interaccionando físicamente Receptores Kinasas Like (RLKs) y permitiendo su conexión con otros componentes de señalización en el desarrollo radicular. (2) El segundo mecanismo que regula el crecimiento de raíz está mediado por el gen SYT1,cuyo producto se ha descrito como un elemento necesario para la integridad de la membrana plasmática en condiciones de estrés que conllevan la ruptura de la PM, como congelación o estrés hídrico. Datos recientes sugieren que SYT1 funciona como un ancla molecular localizado en zonas de contacto del retículo endoplasmático (ER) y la membrana plasmática (PM), lo que confiere estabilidad mecánica a este contacto, y lo hace que sea dependiente de concentraciones locales de calcio. (3) El tercer mecanismo que vamos a investigar es el papel que tienen los isoprenoides en el control de las Especies Reactivas de Oxígeno (ROS) y la arquitectura de la raíz. Estudios previos de nuestro grupo ha demostrado que la producción de ROS son dependientes de la la localización y actividad de las proteínas NADPH oxidases (proteínas Rboh) a través de modificaciones postraduccionales. En esta regulación están implicado el sistema ERAD (Endoplasmic Reticulum Associated protein Degradation) mediando la regulación por ubiquitinación de la enzima clave de biosíntesis de isoprenoides. Creemos que la información sobre los mecanismos por los que estos genes regulan el crecimiento de raíz en condiciones de estrés es un paso previo para la mejora de las plantas al estrés por sequía, usando herramientas biotecnológica.