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Soil physicochemical properties associated with the yield and phytochemical composition of the edible halophyte Crithmum maritimum
There is growing interest in the consumption of halophytes due to their excellent nutritional profile and antioxidant properties, and because their cultivation offers viable alternatives in the face of irreversible global salinization of soils. Nevertheless, abiotic factors strongly influence their phytochemical composition, and little is known about how growing conditions can produce plants with the best nutritional and functional properties. Crithmum maritimum is an edible halophyte with antioxidant properties and considerable potential for sustainable agriculture in marginal environments. However, it is found naturally in contrasting habitats with a wide range of soil physicochemical properties and the extent to which edaphic factors can influence plant performance, accumulation of phytochemicals and their quality remains unknown. We investigated the influence of soil physicochemical properties (texture, pH, electrical conductivity, organic matter content and mineral element concentrations) on growth and reproductive performance, nutritional traits, and the accumulation of specific metabolites in C. maritimum. Soil, leaf and seed samples were taken from eight C. maritimum populations located on the southern coasts of Spain and Portugal. We found greater vegetative growth and seed production in coarser, sandier soils with lower microelement concentrations. The nutritional traits of leaves varied, with soil organic matter and macronutrient content associated with reduced leaf Na, protein and phenolic (mainly flavonoid) concentrations, whereas soils with lower pH and Fe concentrations, and higher clay content yielded plants with lower leaf Zn concentration and greater accumulation of hydroxycinnamic acids. The nutritional value of the seed oil composition appeared to be enhanced in soils with coarser texture and lower microelement concentrations. The accumulation of specific phenolic compounds in the seed was influenced by a wide range of soil properties including texture, pH and some microelements. These findings from a wide range of natural populations will inform the commercial cultivation of C. maritimum, particularly in the economic exploitation of poorly utilized, saline soils
Caracterización de los genes implicados en la síntesis de ceras en semillas de girasol (Helianthus annuus)
El girasol (Helianthus annuus L.) es una planta oleaginosa de alto valor comercial. El principal producto
derivado de su cultivo es el aceite extraído de sus semillas, destinado principalmente al consumo
humano. El aceite de girasol debe someterse a un proceso de refinado para eliminar compuestos
minoritarios y adecuar el producto final a las exigencias del consumidor. Las ceras son un subproducto
del proceso de refinación, y sus propiedades fisicoquímicas las convierten en compuestos de gran
interés industrial.
Las ceras son componentes de las capas lipídicas de la cutícula de las plantas, y desempeñan un papel
crucial en su adaptación y supervivencia. En el girasol, las ceras se encuentran principalmente en el
pericarpio o cubierta de la semilla, donde contribuyen a la protección del embrión y la viabilidad de la
semilla. La síntesis de ceras en las plantas tiene lugar en el retículo endoplasmático a partir de
precursores de ácidos grasos de cadena muy larga (VLCFA), e implica dos reacciones enzimáticas
consecutivas. En primer lugar, los VLCFA se reducen a alcoholes grasos de cadena larga por las
reductasas de ácidos grasos (FAR). A continuación, estos alcoholes de cadena larga se esterifican con
moléculas de acil-CoA por las sintasas de ceras (WS), para formar ceras como producto final. Los
avances en la identificación y caracterización de los genes responsables de la síntesis de ceras en
diversos organismos ofrecen la posibilidad de utilizar procesos biotecnológicos para lograr una
producción sostenible y a gran escala de estos compuestos en bacterias, levaduras o plantas
oleaginosas.
El objetivo general de este trabajo es la caracterización de las enzimas implicadas en la biosíntesis de
ceras en semillas de girasol, las reductasas de ácidos grasos y sintasas de ceras, así como el desarrollo
de un nuevo método preciso de análisis de ceras de girasol. Se han identificado y estudiado 4 genes
FAR (HaFAR2, HaFAR3, HaFAR4 y HaFAR5) y 2 genes WS (HaWS8 y HaWS11), aquellos que
mostraron mayores niveles de expresión en semillas de girasol, y dichos genes se han expresado
heterólogamente en Saccharomyces cerevisiae para comprobar su funcionalidad y evaluar su impacto
en el perfil lipídico. Además, se han generado plantas transgénicas de Arabidopsis thaliana que
sobreexpresaban HaFAR2, y se ha analizado la composición lipídica de sus hojas. También se ha
estudiado la actividad de las enzimas HaWS in vitro, y determinado sus constantes cinéticas. Asimismo,
se han modelado in silico las estructuras de cada proteína con sustratos específicos, y se ha estudiado
su localización subcelular mediante expresión transitoria en hojas de Nicotiana benthamiana. Por último,
se ha estudiado el perfil de acumulación de ceras en las cubiertas de semillas de girasol, mostrando un
incremento en su acumulación a lo largo del desarrollo de la semilla. Además. se ha desarrollado un
nuevo método de determinación de ceras basado en la extracción directa de ceras de la superficie de las
semillas de girasol y su análisis mediante cromatografía de gases acoplado a masas, aplicable también
a la determinación de ceras a partir de aceite crudo de girasol. El papel de estas enzimas en la síntesis
de las ceras presentes en la semilla de girasol se evaluó en base a los resultados obtenidos