Linea 4 de Investigación
Bioquímica de la pared celular. Implicaciones en el control del crecimiento y en el ablandamiento de los frutos.
Investigadora responsable: Prof. Ester Perez
La red xiloglucano-celulosa es el componente de las paredes primarias que, al mismo tiempo que les proporciona resistencia mecánica para mantener la estructura tisular, es responsable de la textura de los frutos, actúa como barrera mecánica frente a situaciones de estrés biótico y/o abiótico, y permite la extensión de las paredes y por tanto el crecimiento de las células. Las enzimas codificadas por las XTHs son las enzimas responsables del mantenimiento y re-estructuración de dicha red permitiéndole realizar sus funciones. Por ello, las investigaciones de este grupo se han centrado, en los últimos años, en el estudio de las XTHs, a nivel fisiológico, bioquímico y molecular. Hemos estudiado 1) el papel de las enzimas implicadas en el metabolismo de la pared celular de frutos durante la infección por un patógeno fúngico y en particular, la implicación de la XTH, 2) la implicación de la XTH en el crecimiento y ablandamiento de los frutos, y 3) la participación de la XTH en el crecimiento de plantas, elongación y expansión celular.
En primer lugar, caracterizamos el proceso de infección de frutos de tomate de dos variedades distintas (Canario y Money Maker) con el hongo Penicillium expansum. Posteriormente se diseñaron los cebadores específicos para 12 genes de XTH presentes en plantas de tomate y se estudió la expresión por PCR en tiempo real a lo largo del proceso de la infección. Adicionalmente, se extrajeron las proteinas y se estudió la actividad XET durante el avance de la infección. Los resultados obtenidos sobre la implicación de la XET durante la infección de frutos por Penicillium expansum mostraron tanto una reducción de la actividad XET como de la expresión de los 12 genes de la XTH estudiados durante el proceso de la infección en las dos variedades de tomate. Los resultados sugieren que esta reducción en la expresión podría estar relacionada con el mecanismo de patogenicidad del hongo. Hemos sugerido un posible control transcripcional de la expresión de las SlXTH por el hongo, lo que provocaría un descenso en la actividad XET y, consecuentemente, baja transglucosilación del xiloglucano, alterando su estructura. Estos cambios podrían aumentar el ablandamiento del fruto y la estructura de la pared celular, facilitando la colonización del hongo y el progreso de la infección.
Por otro lado, caracterizamos los diferentes estados de crecimiento y maduración del fruto para poder posteriormente establecer una relación entre la expresión de los distintos genes de la XTH y las dos actividades enzimáticas descritas, la XET y la XTH. Posteriormente se estudió la expresión por PCR en tiempo real a lo largo de las distintas fases de crecimiento y maduración del fruto. A continuación se determinaron las actividades enzimáticas XET y XTH en las mismas fases de desarrollo del fruto. Los resultados relacionados con el crecimiento y maduración de los frutos, indican que hay una disminución progresiva de las actividades XET y XTH durante el proceso de la maduración, asociada con la pérdida de firmeza de los frutos. Los resultados de expresión mostraron que la expresión de algunas SlXTHs estaba claramente asociada con el crecimiento, puesto que era muy alta en las fases de crecimiento del fruto y disminuía drásticamente durante la maduración. La expresión de otras SlXTHs parece ser constitutiva, ya que se expresan a lo largo de todo el desarrollo del fruto, mientras que la expresión de dos SlXTHs está relacionada con la maduración. Puesto que la expresión de las SlXTHs, consideradas de forma global, disminuye durante la maduración, al igual que las actividades enzimáticas XET y XTH, sugerimos que la función de la XTH durante el desarrollo del fruto, está relacionado con el mantenimiento de la integridad estructural de la pared celular, y que la disminución de la expresión de la XTH y de la actividad enzimática durante la maduración podría contribuir al ablandamiento de los frutos, estando este proceso regulado a través de distintos genes de la XTH.
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PRESENTACIÓN
