Estressos abiòtics com la sequera i la salinitat són els factors ambientals més importants
que limiten la productivitat dels cultius. Estratègies per millorar el creixement dels
cultius sota condicions d'estrès abiòtic inclouen la millora convencional, la selecció
assistida per marcadors, l'enginyeria genètica i l'aplicació de bioreguladors naturals o
sintètics. Els bioreguladors naturals són hormones vegetals com l'àcid abscísic (ABA),
citoquinines, giberelines i l’àcid jasmònic, mentre que els bioreguladors sintètics són
productes químics que milloren el creixement de les plantes en condicions de camp. Els
fitoprotectors són bioreguladors sintètics que selectivament protegeixen les plantes del
cultiu, però no les males herbes dels herbicides induint de forma coordinada les vies de
detoxificació d'herbicides. A més del seu paper directe en la detoxificació, alguns
fitoprotectors també poden millorar el creixement de plantes en particular sota
condicions d'estrès abiòtic.
He avaluat un nombre de potencials bioreguladors sintètics sols o en combinació amb
ABA per seleccionar les combinacions que milloren el creixement i la productivitat de
l'arròs en condicions de sequera (o estrès hídric) moderada, però a llarg termini i
d’estrès per salinitat, optimitzat en una cambra de creixement. L’agent fitoprotector
ciprosulfamida sol o en combinació amb ABA s'ha trobat que promou el creixement de
l'arròs sota condicions d’estrès salí, donant lloc a una floració avançada i a l'aparició de
tiges noves. Aquestes respostes van estar absents o van ser molt més limitades en les
plantes no tractades sotmeses a estrès.
Experiments per desentranyar les bases moleculars de l'efecte de la ciprosulfamida han
resultat en la identificació de gens que són potencialment responsables de la millora del
rendiment de les plantes d'arròs sota estrès per salinitat. L'anàlisi proteòmic de les
plantes d'arròs sense tractar i de les tractades amb ciprosulfamida i / o ABA en
presència o absència d'estrès per salinitat ens ha permès identificar gens de resposta a
l'estrès amb funcions relacionades amb la defensa, la destoxificació, l'energia, el
metabolisme, la fotosíntesi, el plegament i el transport de proteïnes, entre d'altres.
Curiosament, moltes proteïnes que eren modulades per l'exposició a estrès per salinitat
també van ser modulades per ciprosulfamida o ciprosulfamida més ABA. Proposem que
l’agent fitoprotector ciprosulfamida indueix gens de resposta a l'estrès abiòtic i preadapta
les plantes per suportar les condicions d’estrès abiòtic. Tres gens que codifiquen
per late embryogenesis abundant group 3 protein (OsLEA3), putative fumarylacetoacetate hydrolase (FAH) i mitochondrial import inner membrane
translocase (TIM) estan induïdes fortament per l'estrès salí, així com per ciprosulfamida
o ciprosulfamida més ABA en l'absència d'estrès. Es va trobar una correlació positiva
entre els perfils d'expressió génica determinada per la reacció en cadena de la
polimerasa quantitativa o en temps real amb la transcriptasa inversa (qRT-PCR) i les
dades de proteòmica. / Estreses abióticos como la sequía y la salinidad son los factores ambientales más
importantes que limitan la productividad de los cultivos. Estrategias para mejorar el
crecimiento de los cultivos bajo condiciones de estrés abiótico incluyen la mejora
convencional, la selección asistida por marcadores, la ingeniería genética y la aplicación
de biorreguladores naturales o sintéticos. Los biorreguladores naturales son hormonas
vegetales como el ácido abscísico (ABA), citoquininas, giberelinas y ácido jasmónico,
mientras que los biorreguladores sintéticos son productos químicos que mejoran el
crecimiento de plantas en condiciones de campo. Safeners son biorreguladores
sintéticos que selectivamente protegen a las plantas del cultivo pero no a las malas
hierbas de los herbicidas, induciendo de forma coordinada todas las vías de
detoxificación de herbicidas. Además de su papel directo en la detoxificación, algunos
safeners también pueden mejorar el crecimiento de plantas en particular bajo
condiciones de estrés abiótico.
He evaluado diversos biorreguladores sintéticos candidatos, solos o en combinación con
ABA para seleccionar las combinaciones que mejoren el crecimiento y la productividad
del arroz en condiciones de sequía o salinidad moderada, pero a largo plazo, optimizado
en una cámara de crecimiento. Cyprosulfamide solo o en combinación con ABA se ha
encontrado que promueve el crecimiento del arroz bajo estrés por salinidad, dando lugar
a una floración temprana y a la aparición de tallos nuevos. Estas respuestas eran
ausentes o mucho más limitadas en las plantas no tratadas sometidas a estrés.
Experimentos para desentrañar las bases moleculares de la actividad de cyprosulfamide
resultaron en la identificación de genes que son potencialmente responsables de la
mejora del rendimiento de las plantas de arroz bajo estrés por salinidad. El análisis
proteómico de las plantas de arroz sin tratar y las tratadas con cyprosulfamide y / o
ABA en presencia o ausencia de estrés por salinidad nos ha permitido identificar genes
de respuesta a estrés con funciones relacionadas con la defensa, la detoxificación, la
energía, el metabolismo, la fotosíntesis, el plegamiento de proteínas y el transporte de
proteínas, entre otros. Curiosamente, muchas proteínas que eran moduladas por la
exposición a estrés por salinidad también eran moduladas por cyprosulfamide o
cyprosulfamide más ABA. Nosotros proponemos que el safener cyprosulfamide induce
genes responsables de estrés abiótico y adapta a las plantas para soportar las
condiciones de estrés abiótico. Tres genes que codifican late embryogenesis abundant group 3 protein (OsLEA3), putative fumarylacetoacetate hydrolase (FAH) y
mitochondrial import inner membrane translocase (TIM) fueron inducidas fuertemente
por el estrés de salinidad, así como por cyprosulfamide o cyprosulfamide más ABA en
la ausencia de estrés. También se vió una correlación positiva entre los perfiles de
expresión genética determinada por la reacción en cadena de la polimerasa en tiempo
real o cuantitativa con transcriptasa inversa (qRT-PCR) y los datos de proteómica. / Abiotic stresses such as drought and salinity are important environmental factors that
limit crop productivity. Strategies to improve the growth of crops under abiotic stress
conditions include conventional breeding, marker-assisted breeding, genetic engineering
and the application of natural and synthetic bioregulators. Natural bioregulators include
plant hormones such as abscisic acid (ABA), cytokinins, gibberellins and jasmonic acid,
whereas synthetic bioregulators are chemical products that improve plant growth under
field conditions. Safeners are synthetic bioregulators that selectively protect crop plants
but not weeds from herbicides by coordinately inducing entire herbicide detoxification
pathways. In addition to their direct role in detoxification, some safeners can also
improve plant growth particularly under abiotic stress conditions.
I evaluated a number of potential synthetic bioregulators alone or in combination with
ABA to select the combinations that improved rice growth and productivity under mild
but long-term drought and salinity stress conditions optimized in a growth chamber.
Cyprosulfamide alone or in combination with ABA was found to promote rice growth
under salinity stress, resulting in earlier flowering and the appearance of new tillers.
These responses were either absent or much more limited in untreated plants under
stress.
Experiments to unravel the molecular basis of cyprosulfamide activity resulted in the
identification of genes that were potentially responsible for the improved performance
of rice plants under salinity stress. Proteomic analysis of untreated rice plants and those
treated with cyprosulfamide and/or ABA in the presence or absence of salinity stress
allowed us to identify stress-response genes with roles in defense, detoxification,
energy, metabolism, photosynthesis, protein folding and protein transport among others.
Interestingly, many proteins that were modulated by exposure to salinity stress were
also modulated by cyprosulfamide or cyprosulfamide plus ABA. We propose that
cyprosulfamide induces abiotic stress-response genes and pre-adapts the plants to
withstand abiotic conditions. Three genes encoding a late embryogenesis abundant
group 3 protein (OsLEA3), a putative fumarylacetoacetate hydrolase (FAH) and a
mitochondrial import inner membrane translocase (TIM) were strongly upregulated by
salinity stress as well as by cyprosulfamide or cyprosulfamide plus ABA in the absence
of stress. There was good agreement between gene expression profiles determined by quantitative real-time reverse transcriptase polymerase chain reaction and the proteomic
data.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:TDX_UDL/oai:www.tdx.cat:10803/77741 |
| Date | 21 December 2011 |
| Creators | Dashevskaya, Svetlana |
| Contributors | Capell Capell, Teresa, Christou, Paul, Universitat de Lleida. Departament de Producció Vegetal i Ciència Forestal |
| Publisher | Universitat de Lleida |
| Source Sets | Universitat de Lleida |
| Language | English |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| Format | 287 p., application/pdf |
| Source | TDX (Tesis Doctorals en Xarxa) |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess, ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs. |
Page generated in 0.0032 seconds