Caracterización molecular y bioquímica de mutantes M3 de arroz (Oryza sativa indica L. VAR. CR5272) en condiciones de estrés salino

Abstract

El arroz es un cultivo de gran importancia a nivel mundial, ya que es la base de la alimentación de 2/3 partes de su población. En Costa Rica este grano representa el 20 % de la ingesta calórica diaria, por lo que es imprescindible garantizar la producción de este alimento frente a problemas ambientales como la salinidad. Desde la década de 1920 se ha utilizado la inducción de mutaciones para generar variedades nuevas, en arroz la metodología más utilizada es la inducción de mutaciones por radiación gamma. Las técnicas moleculares y el cultivo in vitro se han empleado para reducir el tiempo en la selección y caracterización de mutantes con características de interés. En el presente trabajo se regeneraron mutantes de arroz a partir de callos embriogénicos irradiados a 40 Gy y seleccionados con 150 mM de NaCl. Se lograron obtener 7 plantas hermanas de la línea I de las cuales 5 mostraron tolerancia a la salinidad y 2 plantas sensibilidad. Se determinaron los cambios genéticos por AFLP, así como los cambios en los patrones de metilación, expresión relativa de los genes CYSB, SAMDC, SAMS y HKT2 y concentración de proteínas totales y contenido de clorofila a y b en los mutantes M3 de la línea I. Las características diferenciales más evidentes se observaron en el cambio de los niveles de expresión de los genes CYSB, SAMDC, SAMS y HKT2, así como una mayor concentración de clorofila en las plantas tolerantes, respecto a los controles, también se encontró una mayor concentración de proteínas totales en las plantas tolerantes, en comparación a las plantas control en salinidad.

Rice is a crop of great worldwide importance, because it is the basis of the diet of 2/3 of its population. In Costa Rica this grain represents 20% of the daily caloric intake, so it is essential to guarantee the production of this food against environmental problems such as salinity. Since the decade of the 20's has been used the induction of mutations to generate new varieties, in rice the methodology most used is gamma radiation. Molecular techniques and in vitro culture have been used to reduce the time in the selection and characterization of mutants with characteristics of interest. In the present work, rice mutants were regenerated from embryogenic calli irradiated at 40 Gy and selected with 150 mM NaCl. We managed to obtain 7 sister plants of line I of which 5 showed tolerance and 2 plants sensitivity to salinity. The genetic changes were determined by AFLP, as well as changes in methylation patterns by MSAP, relative expression of the CYSB, SAMDC, SAMS and HKT2 genes and total protein concentration and chlorophyll a and b content in the M3 mutants of line I. The most evident differential characteristics were observed in the change of the expression levels of the CYSB, SAMDC, SAMS and HKT2 genes, as well as a higher concentration of chlorophyll in the tolerant plants, compared to the controls, as well as a higher concentration of total proteins in tolerant plants, compared to control plants in salinity.