Modificación de la dinámica estomática y descarga de fotoasimilados al floema: impacto en la eficiencia fotosintética y uso del agua

Investigadores: Dr. Carlos S. Andreo, Dra. María Fabiana Drincovich, Dra. María Valeria Lara, Dra. Gabriela L. Müller

Becarios: Lic. Pablo Oitavén

Colaboradores: Dra. Verónica G. Maurino (Universidad Heinrich Heine, Alemania)

La dinámica de la apertura y cierre estomático, que depende de la turgencia de las células de la guarda, controla el intercambio gaseoso y la transpiración de las plantas, además del ingreso de varios patógenos. Por otro lado, la descarga de los productos de la fijación fotosintética al floema desempeña un papel fundamental en el movimiento de los fotoasimilados desde los órganos fotosintéticos (fuente) a los órganos heterótrofos (sumidero) y, por lo tanto, coordina muchos aspectos del crecimiento y desarrollo de las plantas. A pesar de la reconocida importancia de estos dos procesos para la productividad y la eficiencia en el uso del agua de todas las especies vegetales, aún quedan varios aspectos bioquímicos y moleculares acerca de su regulación por dilucidar. En esta línea de trabajo, se plantea modificar la dinámica estomática y la descarga de fotoasimilados al floema, mediante la expresión específica en células de la guarda y/o células acompañantes del floema, de una enzima capaz de modificar distintos parámetros bioquímicos involucrados en la regulación de estos procesos, como son el nivel de malato, dióxido de carbono, pH y/o poder reductor. La enzima seleccionada es la enzima málica no fotosintética de maíz (ZmnonC4EM-NADP), la cual cataliza la decarboxilación oxidativa e irreversible de malato, generando piruvato, CO2 y NADPH con alta eficiencia catalítica y, a diferencia de otras isoformas, sin regulación alostérica negativa. Estudios realizados en nuestro laboratorio han evidenciado que la expresión de ZmnonC4EM-NADP bajo el promotor canal de potasio 1 (KAT1) de Arabidopsis thaliana en Nicotiana tabacum (tabaco) resulta en líneas transgénicas con una conductancia estomática disminuida y un aumento en el exporte de azúcares al floema desde los órganos fuente, con claras diferencias fenotípicas en comparación con las líneas salvajes; tales como, entre otras, mayor producción de biomasa en relación al agua utilizada y floración temprana. En esta línea, se pretende avanzar en la caracterización fenotípica, bioquímica y molecular de las líneas de tabaco obtenidas y generar líneas de Solanum lycopersicum (tomate), entre otras especies, con el fin  de evaluar la transferencia de esta estrategia tecnológica a otras especies de interés agronómico y evaluar el impacto en la producción y calidad de frutos.

Financiamiento:

•Modificación de la dinámica estomática y descarga de fotoasimilados al floema en Nicotiana tabacum y Solanum lycopersicum: impacto en la eficiencia fotosintética y uso del agua PICT 2014 ANPCyT

Publicaciones destacadas:

Patente: “Método para inducir el crecimiento y/o floración temprana en plantas”. Inventores: Müller G.L., Lara M.V., Maurino V.G., Drincovich M.F., Andreo C.S. Acta 090102898. Acuerdo de confidencialidad con la empresa Bayer BioScience N.V., Gent, Bélgica (CDA CONICET-BAYER BIOSCIENCE). Resolución Directorio de CONICET RD3423.