Economía del nitrógeno en etapas tempranas del desarrollo de coníferas: Regulación del metabolismo de la Arginina

Fecha de lectura de Tesis Doctoral: 20 de marzo de 2018.La economía del nitrógeno (N) tiene especial relevancia durante las primeras etapas del desarrollo embrionario. Durante la maduración del embrión tiene lugar la biosíntesis y deposición de proteínas de reserva, que son ricas en aminoácidos con alto contenido en N, como la arginina, y la movilización posterior de estas proteínas es esencial durante la germinación para el desarrollo de plantas viables. La embriogénesis somática (ES) es una herramienta biotecnológica de gran utilidad para la propagación clonal de coníferas. Durante la maduración in vitro, los embriones somáticos acumulan menos proteínas de reserva en comparación con los embriones cigóticos. Esta deficiencia en las reservas nitrogenadas de los embriones somáticos se ha señalado como la causa principal de las bajas tasas de conversión en plantas. En esta Tesis Doctoral se ha abordado el estudio de la economía del N en las etapas tempranas del desarrollo de las coníferas. Para ello, se han diferenciado dos fases principales. En la primera, se ha estudiado el proceso de ES en pino, incluyendo la inducción de embriones, maduración y germinación, así como su aplicación biotecnológica para el análisis funcional de genes. En la segunda fase, se ha estudiado el metabolismo de la arginina en embriones somáticos y cigóticos de pino. Los genes implicados en esta ruta han sido identificados y caracterizados, se ha estudiado el papel de las proteínas PII en la regulación de esta ruta con el objetivo de entender las bases moleculares que regulan la acumulación diferencial de las proteínas de reserva entre embriones somáticos y cigóticos, y además, se ha identificado y caracterizado funcionalmente un transportador potencial de arginina. Los estudios recogidos en esta Tesis Doctoral ponen de manifiesto la importancia del N y del metabolismo de la arginina durante la embriogénesis de coníferas

PpNAC1, a main regulator of phenylalanine biosynthesis in p. Pinaster

The metabolism of phenylalanine plays a central role in the channeling of carbon from photosynthesis to the biosynthesis of phenylpropanoids duringwood formation. This crucial pathway is finely regulated primarily at the transcriptional level by MYB and NAC transcription factors. In Arabidopsis, poplar and eucalyptus, the transcriptional network controlling secondary cell wall involves NAC-domain regulators operating upstream Myb transcription factors, but in conifers functional evidence had only been obtained for MYBs. We showed that PpMYB8 is a regulator of phenylpropanoid metabolism and lignin synthesis genes (Craven-Bartle et al. 2013) and three NAC genes PpNAC1, PpNAC30 and PpNAC31 were associated to vascular development in maritime pine (Pascual et al. 2015). Of all of them, PpNAC1 is expressed in the secondary xylem and compression wood of adult trees and phylogenetic analysis classified PpNAC1 as potential candidates to be involved in a transcriptional regulatory network controlling phenylalanine metabolism in maritime pine. This NAC transcription factor has been thoroughly characterized and its role upstream the transcriptional network involving Mybs TFs will be discussed. Understanding the molecular switches controlling wood formation is of paramount importance for fundamental tree biology and has important implications in tree biotechnology.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

PpNAC1, un regulador principal de la biosíntesis y utilización de fenilalanina en pino

La regulación transcripcional del metabolismo de la fenilalanina es particularmente importante en las coníferas, especies de vida larga que usan grandes cantidades de carbono en la formación de madera. El factor de transcripción PpNAC1 es un regulador principal de la biosíntesis de fenilalanina y su utilización en Pinus pinaster. El análisis filogenético lo clasifica dentro del grupo de proteínas NST y se expresa predominantemente en el xilema secundario y madera de compresión de árboles adultos. El silenciamiento de PpNAC1 en P. pinaster da como resultado la alteración del patrón vascular radial del tallo y la represión de la expresión de genes asociados con la biogénesis de pared celular y metabolismo secundario. Además, ensayos de transactivación y EMSA han mostrado que PpNAC1 puede activar su propia expresión y al promotor PpMyb4. A su vez PpMyb4 es capaz de activar a PpMyb8, un regulador transcripcional de la biosíntesis de fenilalanina y lignina en pino marítimo. En conjunto, estos resultados sugieren que PpNAC1 es un ortólogo funcional de los genes de Arabidopsis SND1 y NST1 y respalda la idea de que los reguladores clave que gobiernan la formación de la pared celular secundaria podrían estar conservados entre gimnospermas y angiospermas. Identificarlos interruptores moleculares que controlan la formación de la madera es de suma importancia importancia para la biología fundamental de los árboles y allana el camino para las aplicaciones biotecnológicas en coníferas.Universidad de Málaga. Campus de excelencia Internacional Andalucía Tec

El análisis transcriptómico de embriones somáticos y cigóticos de pino revela diferencias de expresión en diferentes rutas metabólicas

La embriogénesis es un proceso complejo en las plantas, pero comprenderlo en las coníferas es especialmente crítico no sólo para poder hacer estudios comparativos con angiospermas sino también para producir embriones viables y de calidad con diferentes propósitos. Actualmente falta una visión comparativa global de los genes implicados en la embriogénesis somática y cigótica del pino. En este trabajo presentamos un análisis del transcriptoma en tres etapas del desarrollo de los embriones, identificando procesos biológicos conservados y funciones genéticas activas durante el proceso de embriogénesis somática y cigótica. La mayoria de las diferencias son más significativas a medida que avanza el desarrollo. Cuando comparamos etapas de desasrrollo similares, como es el estadio embrión maduro encontramos 1640 genes sobreexpresados en embriones cigóticos frente a 4814 genes en embriones somáticos.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Como crecen los árboles.....

Nuestras actividades investigadoras se han encaminado a conocer cómo el uso eficiente de los nutrientes nitrogenados determina el desarrollo vascular y la acumulación de biomasa en plantas de interés forestal. Hemos estudiado la regulación molecular de la adquisición, asimilación, almacenamiento y reciclaje de nitrógeno para la biosíntesis de aminoácidos. La economía del nitrógeno tiene especial importancia en especies arbóreas pues a diferencia de las plantas herbáceas anuales, los árboles poseen ciclos de vida largos con periodos estacionales de crecimiento y desarrollo durante muchos años.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tec