Temperature-induced priming during Pinus radiata somatic embryogenesis: integrating proteomic, metabolic and physiological approaches

Abstract

Debido a los efectos del cambio climático, la producción de planta forestal de alta calidad con elevada capacidad de tolerancia a diversos estreses bióticos/abióticos es de gran importancia. La embriogénesis somática es una herramienta de gran utilidad no solo para la multiplicación a gran escala de plantas élite si no también para el estudio de los mecanismos implicados en la tolerancia al estrés y su modulación. Por ese motivo, en esta tesis se han aplicado altas temperaturas durante la fase de iniciación de la embriogénesis somática de pino radiata con el fin de alterar la tolerancia a sequía de las plantas somáticas obtenidas. El estudio ha demostrado que la temperatura durante la fase inicial del proceso determina el éxito de las diferentes etapas del proceso: altas temperaturas disminuyen la eficiencia en fases tempranas, mientras que incrementan la producción de embriones somáticos. Asimismo, temperaturas elevadas provocan alteraciones en la morfología de las masas embriogénicas y de los embriones somáticos.A nivel molecular también se observaron alteraciones en el perfil hormonal de las masas embriogénicas, destacando un descenso de un gran número de citoquininas isoprenoides y varios tipos de bases aromáticas, mientras que los niveles de precursores y formas de transporte de citoquininas aromáticas aumentó de forma considerable. Del mismo modo, se observaron diferencias en el proteoma de embriones somáticos procedentes de masas embriogénicas inducidas bajos diferentes temperaturas. Estas proteínas están relacionadas con la regulación de la traducción, la síntesis de ¿heat shock proteins¿, mecanismos epigenéticos y postranscripcionales y diversas rutas metabólicas, como la síntesis de ácidos grasos, compuestos fenólicos y diversos tipos de azúcares (osmolitos y azúcares de pared celular). También se observó diferencias en el perfil de ciertos amino ácidos ramificados en dichas masas embriogénicas. La temperatura también provocó la alteración de la expresión de genes relacionados con respuesta a estrés a lo largo de las diferentes fases de la embriogénesis somática, así como un descenso del nivel de metilación global en masas embriogénicas y plantas somáticas procedentes de las temperaturas más extremas. Resultados similares fueron observados para la 5-hidroximetilcitosina, que además fue identificada por primera vez en el genoma de una planta perteneciente al genero Pinus. Finalmente, las plantas inducidas bajo altas temperaturas y largos periodos de incubación presentaron tasas de crecimiento mayores en condiciones estándares, mientras que en condiciones de sequía las plantas procedentes de altas temperaturas resultaron tener menor tolerancia al estrés.