Dinámicas transcripcionales y fisiológicas de la respuesta a déficit hídrico progresivo en gulupa

Abstract

El cambio climático, especialmente de la escasez de agua, ha tenido dentro de sus consecuencias, algunas devastadoras para la agricultura en los últimos 50 años; amenazando directamente la seguridad alimentaria de las comunidades involucradas en producción de alimentos y demás consumidores. Para el siglo 21 se espera un aumento de la sequía en distintas zonas del mundo, resultado de un aumento de la evapotranspiración, acompañado de una reducción en la precipitación. En la zona Andina su efecto se ha visto principalmente en el retroceso acelerado de los glaciares, que proveen de agua a los sistemas agrícolas circundantes, por lo que se espera una disminución en la capacidad de abastecimiento hídrico de las comunidades andinas y de sus sistemas agrícolas. Colombia es un país que está intentado posicionarse en exportaciones agrícolas pero debido a eventos climáticos como el déficit hídrico, muchos de estos cultivos se ven amenazados. Dentro de estos se encuentra el cultivo de gulupa o fruta de la pasión (Passiflora edulis Sims f. edulis), fruta cuya exportación ha crecido considerablemente en la última década, generándole entradas económicas al país anuales alrededor de los 35 millones de dólares. Este cultivo al verse enfrentado a cambios en las condiciones de riego puede reducir su crecimiento y comprometer su producción, es por eso que realizar estudios sobre su respuesta frente al estrés por déficit hídrico es necesario, además de seguir profundizando en los mecanismos de respuesta de las plantas frente a la escasez de agua en búsqueda de posibles soluciones. Es por esto por lo que se planteó el objetivo de analizar la respuesta fisiológica y transcriptómica de gulupa frente al déficit hídrico. Se midieron variables fisiológicas como: conductancia estomática (gs), temperatura foliar (Tf), contenido de fotopigmentos, fluorescencia de la clorofila a y reflectancia foliar, de donde se encontró una respuesta con rasgos de evitación, así como con rasgos de tolerancia, en donde en búsqueda de mantener las condiciones hídricas se sacrifican procesos como el crecimiento. Por otra parte, y con ayudas de herramientas de secuenciación de nueva generación, se obtuvo una lista de genes diferencialmente expresados de las plantas sometidas a déficit. Los cambios en la expresión que se generan participan en la modulación de distintos procesos en toda la planta, principalmente relacionados con señalización mediada por ABA, crecimiento, el sistema antioxidante. Estos procesos se reportan dentro de los rasgos asociados a la tolerancia al estrés. Entender los distintos mecanismos de respuesta y poder integrar los distintos niveles, moleculares, bioquímicos y fisiológicos, es una propuesta actualmente muy utilizada para alimentar las bases de los programas de mejoramiento, de esta manera protegiendo la seguridad alimentaria. (Texto tomado de la fuente)

Climate change, especially water scarcity, has had some devastating consequences for agriculture in the last 50 years, directly threatening the food security of communities involved in food production and other consumers. For the 21st century, an increase in drought is expected in different areas of the world, because of an increase in evapotranspiration, accompanied by a reduction in precipitation. In the Andean zone, its effect has been seen mainly in the accelerated retreat of glaciers, which provide water to the surrounding agricultural systems, so a decrease in the water supply capacity of Andean communities and their agricultural systems is expected. Colombia is a country that is trying to position itself in agricultural exports, but due to climatic events such as the water deficit, many of these crops are threatened, including the gulupa or passion fruit (Passiflora edulis Sims f. edulis), a fruit whose export has grown considerably in the last decade, generating annual economic income for the country of around US$35 million. This crop, when faced with changes in irrigation conditions, can reduce its growth and compromise its production, which is why it is necessary to conduct studies on its response to water stress, as well as to continue delving into the mechanisms of plant response to water scarcity in search of possible solutions. For this reason, the objective was to analyze the physiological and transcriptomic response of gulupa to water deficit. Physiological variables such as stomatal conductance (gs), leaf temperature (Tf), photopigment content, chlorophyll fluorescence, and leaf reflectance were measured, from which a response with avoidance traits was found, as well as tolerance traits, where processes such as growth are sacrificed in the search to maintain water conditions. On the other hand, a list of differentially expressed genes of plants subjected to deficit was obtained with the aid of new-generation sequencing tools. The change in expression participates in the modulation of different processes in the whole plant, mainly related to ABA-mediated signaling, growth, and the antioxidant system. These processes are reported within the traits associated with stress tolerance. Understanding the different response mechanisms and being able to integrate the different molecular, biochemical, and physiological levels is a widely used breeding program approached, thus protecting food security.