Evaluación de la tolerancia a estrés hídrico en plantas de trigo (Tríticum aestivum L.) con niveles de citoquininas modificados mediante transformación genética

Abstract

Está ampliamente demostrado que la expresión del gen ipt que codifica para la enzima isopenteniltransferasa (IPT), limitante de la biosíntesis de la citoquinina, bajo el control transcripcional del promotor del gen SARK (Senescence Associated Receptor Kinase) retarda la senescencia celular y a través de ello aumenta la tolerancia al déficit hídrico en plantas. Con el objetivo de generar plantas de trigo (Triticum aestivum L.) con mayor tolerancia al estrés por déficit hídrico se introdujo la Unidad Transcripcional SARK::ipt::tnos en la variedad ProINTA Federal (PIF) mediante biolística. El cultivo in vitro post bombardeo de los embriones inmaduros permitió regenerar mediante embriogénesis somática seis eventos independientes que contaban con la UT de forma estable. Todos los eventos tuvieron similar tiempo de rustificación, tolerancia al trasplante a maceta en cámara de cría y tiempo de floración con flores fértiles y normal producción de semillas. Los análisis moleculares mediante RT-PCR y qRT-PCR demostraron que las UT en cada uno de los eventos obtenidos estaban transcripcionalmente activas aunque en diferentes niveles. Asimismo, mediante análisis de hibridación molecular (Southern Blot) se determinó que cada evento tenía un patrón de inserción diferente. Se seleccionaron dos de los seis eventos originalmente caracterizados por presentar ventajas agronómicas respecto del control convencional PIF, al ser crecidos bajo regímenes restrictivos de riego en macetas. En condiciones de sequía se evaluó fenología, componentes numéricos del rendimiento y fisiológicos de la biomasa. La fenología externa del cultivo se registró en los estadios de encañazón, vaina engrosada, espigazón, floración y madurez evaluando la dinámica de desarrollo. El análisis de estas determinaciones comprobó que la senescencia provocada por el estrés hídrico indujo la expresión del transgén ipt regulado por el promotor SARK. Asimismo, los eventos no presentaron penalización en rendimiento respecto al control PIF tanto bajo condiciones de restricción hídrica como bajo riego normal. Las diferencias observadas a nivel de planta individual dentro de cámaras de cría fueron posteriormente confirmadas en ensayos poblacionales a nivel de microparcela, dentro del invernadero de bioseguridad, donde se comprobó el rendimiento diferencial registrado en los eventos TR1 y TR4, respecto al control PIF. El incremento en el rendimiento, se debió principalmente al aumento en el número de granos aportados por mayor número de espigas y más granos por espiga. Además, parámetros de fotosíntesis, conductancia estomática y relacionados, fueron estudiados con analizador de fotosíntesis Licor 6400 permitiendo registrar mayor actividad fotosintética y menor cierre estomático en los eventos transgénicos bajo déficit hídrico, respecto de PIF. Los resultados obtenidos durante el desarrollo de este trabajo de tesis permitieron concluir que la expresión de la Unidad Transcripcional SARK:ipt:: Tnos otorgó a los eventos de trigo la posibilidad de mitigar los daños generados durante el periodo de estrés y mejorar la performance en el rinde en condiciones normales de cultivo. Este trabajo de tesis reporta por primera vez no sólo el efecto de la expresión del gen ipt bajo la regulación del promotor SARK en trigo, sino que además presenta un análisis exhaustivo en la generación de rendimiento y de biomasa a nivel de planta individual y microcultivo.