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Caracterización del mutante de cebada G132 con adaptación
potencial al cambio climático
Fátima Valeros, Rafael Martínez-Carrasco, Rosa Morcuende y Pilar
Pérez.
Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Salamanca, CSIC, Cordel de
Merinas, 40-52, 37008, Salamanca, España.
El creciente aumento de la población mundial lleva consigo un aumento
en la demanda de alimentos. El cambio climático supone una amenaza para la
productividad agrícola, y se requerirán cultivos mejor adaptados a las nuevas
condiciones ambientales.
El objetivo principal de esta investigación ha sido la caracterización
fisiológica, bioquímica y molecular de un mutante (G132), seleccionado en
estudios previos de adaptación de la cebada a una atmósfera enriquecida en
CO2, con respecto al genotipo silvestre (Graphic) a lo largo del desarrollo. Con
esta finalidad, se han realizado medidas de intercambio gaseoso, del contenido
foliar de intermediarios del metabolismo del C y N y de los niveles de
transcritos de genes involucrados en éstos procesos metabólicos, en tres fases
del desarrollo de las plantas, junto al análisis del crecimiento y rendimiento del
cultivo.
En la etapa más temprana del desarrollo, la medida de fotosíntesis con
concentración de CO2 ambiente (390 µmol mol-1) y elevada (1900 µmol mol-1)
fue menor en G132 que en Graphic, pero la conductancia de los estomas y la
concentración de CO2 en los espacios intercelulares fue mayor en el mutante
que en el genotipo silvestre. El descenso de fotosíntesis en G132 se relacionó
con una disminución del contenido de la proteína Rubisco, enzima que cataliza
la fijación de CO2. Cambios que se acompañaron de un descenso del
contenido foliar de clorofilas y carbohidratos en asociación con una represión
de genes que participan en su síntesis, junto a un descenso de la actividad
nitrato reductasa y de la expresión del gen que codifica dicha proteína.
En la tercera fase del desarrollo de las plantas de cebada, la fotosíntesis
fue mayor en G132 que en Graphic, al igual que el contenido foliar de clorofilas,
aminoácidos y los niveles de transcritos de genes involucrados en éstas rutas
biosintéticas. Aun cuando aumentó la expresión de los genes que codifican las
subunidades grande y pequeña de la Rubisco, los niveles de proteína Rubisco,
que aumentaron en G132 respecto de las fases anteriores, continuaron siendo
inferiores en comparación con Graphic. Sin embargo, la actividad nitrato
reductasa fue mayor en el mutante.
Se muestran evidencias de que el mutante tuvo un desarrollo más lento que el
genotipo silvestre Graphic, aunque la biomasa final fue similar entre ambos
genotipos, y que la pérdida de Rubisco en G132 se debió en parte a una mayor
degradación de la proteína.