Repositorio Académico Institucional

Las plantas bajo estrés ambiental activan diferentes mecanismos para restablecer la homeostasis y para proteger y reparar las proteínas y membranas dañadas. Esto requiere la eliminación de moléculas existentes de varios compartimentos celulares y el reemplazo de éstos por unos nuevos. Este reciclaje y eliminación de macromoléculas se lleva a cabo mediante un complejo sistema de tráfico de vesículas intracelulares que está regulado por Rab GTPasas. Para llevar a cabo su acción, las Rab GTPasas ciclan entre el estado inactivo unido a GDP y activo unido a GTP. En este ciclo otras proteínas accesorias están involucradas, las cuales son GDI, GAP y GEF. Las proteínas GDI son responsables del reciclaje de Rab GTPasas una vez ocurrida la hidrólisis de GTP, asociándose a las Rab GTPasas libres en la espera de iniciar un nuevo ciclo. Se ha estudiado la implicación de Rab GTPasas en el estrés salino, relacionando la sobreexpresión de estos genes con la tolerancia a la salinidad en plantas. Además, se ha demostrado que la sobreexpresión de SchGDI1 en Arabidopsis thaliana confiere tolerancia a la salinidad. Considerando que las Rab GTPasas requieren una proteína GDI para realizar el ciclo durante el proceso de tráfico de membranas, en esta tesis se propone que la expresión conjunta de ambos genes en raíces de plantas de Arabidopsis thaliana genera una mayor tolerancia al estrés salino que aquellas plantas que expresen estos genes individualmente, lo cual estará asociado a un incremento del tráfico vesicular y a una mayor acumulación de sodio en las vacuolas. Para ello se seleccionó una de las Rab GTPasas de Solanum chilense que esté involucrada en la vía endocítica y cuyo gen se induce bajo condiciones de estrés, SchRabG3e. Este gen junto a SchGDI1 fueron expresados ectópicamente en raíces de Arabidopsis thaliana y estas plantas fueron sometidas a diferentes concentraciones de NaCl. Posterior a esto se evaluaron distintos parámetros fisiológicos y fenotípicos asociados a estrés salino. Junto a esto, se determinó el efecto de la expresión conjunta y separada de estos genes en la aceleración de la endocitosis y el contenido de sodio en vacuolas, comparando las plantas de Arabidopsis thaliana que expresan estos genes por separado y conjuntamente. Se observa un efecto sinérgico en aquellas plantas doble transgénicas, teniendo mayores largos de raíz y peso fresco en condiciones estresantes. Junto a esto se observó un tráfico vesicular acelerado y mayor acumulación de sodio en vacuola, que les permite tolerar de forma más eficiente el estrés salino al que son sometidas.

Plants under environmental stress activate different mechanisms to restore homeostasis and to protect and repair damaged proteins and membranes. This requires removing existing molecules from various cell compartments and replacing these with new ones. This recycling and elimination of macromolecules is carried out by a complex intracellular vesicle trafficking system that is regulated by RabGTPases. To carry out their action, RabGTPases cycle between the inactive state bound to GDP and the active state bound to GTP. In this cycle other accessory proteins are involved, which are GDI, GAP and GEF. The GDI proteins are responsible for the recycling of RabGTPases once the hydrolysis of GTP has occurred, associating with the free RabGTPases while waiting to start a new cycle. The involvement of RabGTPases in salt stress has been studied, relating the overexpression of these genes with tolerance to salinity in plants. Furthermore, overexpression of SchGDI1 in Arabidopsis thaliana has been shown to confer tolerance to salinity. Considering that RabGTPases require a GDI protein to perform the cycle during the membrane trafficking process, in this thesis it is proposed that the joint expression of both genes in Arabidopsis thaliana plant roots generates a greater tolerance to salt stress than those plants that express these genes individually, which will be associated with an increase in vesicular traffic and a greater accumulation of sodium in the vacuoles. For this, one of the RabGTPases from Solanum chilense involved in the endocytic pathway and whose gene is induced under stress conditions, SchRabG3e, was selected. This gene together with SchGDI1 were ectopically expressed in Arabidopsis thaliana roots and these plants were subjected to different concentrations of NaCl. After this, the plants were evaluated different physiological and phenotypic parameters associated with saline stress. Along with this, the effect of the joint and separate expression of these genes on the acceleration of endocytosis and the sodium content in their vacuoles was determined, comparing Arabidopsis thaliana plants that express these genes separately and jointly. A synergistic effect is observed in those double transgenic plants, having greater root lengths and fresh weight under stressful conditions. Along with this, accelerated vesicular traffic and greater accumulation of sodium in the vacuole were observed, which allows them to more efficiently tolerate the saline stress to which they are subjected.