Caracterización funcional de la enzima de la pared celular xiloglucano endotransglucosilasa.

Abstract

RESUMEN El objetivo general de este trabajo Tesis Doctoral se basó en la caracterización fisiológica, bioquímica y molecular de la enzima xiloglucano endotransglucosilasa/hidrolasa. Para ello, se utilizaron plantas de tomate (Solanum lycopersicum L.) de dos variedades y plantas transgénicas que tenían modificada la expresión de SlXTH1. De modo que estudiamos la participación de la XET en el crecimiento de plantas, elongación y expansión celular y su implicación en el crecimiento y ablandamiento de los frutos. Se evaluó 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, de la XET. Además, estudiamos la posible regulación de las XTHs por etileno. Las conclusiones más relevantes fueron las siguientes: 1. Las dos modificaciones génicas realizadas en el gen SlXTH1 en Solanum lycopersicum L. provocaron un aumento y disminución de la expresión génica de este isoenzima que se correspondió, con el aumento y disminución de la actividad XET. Es la primera vez que se han descrito plantas transgénicas que tienen aumentados los niveles de expresión de SlXTH1 y muestran un aumento de la actividad XET. 2. En plántulas, la sobre-expresión de SlXTH1 provocó cambios irreversibles y permanentes en los enlaces del xiloglucano con el resto de los componentes, que posiblemente, fueron los responsables del aumento de la extensibilidad en la zona apical, y de la alteración del fenotipo. Esto sugiere que la XET está implicada en el crecimiento, y más concretamente, la isoenzima codificada por SlXTH1. 3. En las plantas que tienen disminuida la expresión de SlXTH1, se encontraron cambios en el fenotipo (plantas más delgadas y pesaron menos), aunque no presentaron cambios en el crecimiento en altura. La expresión de SlXTH1 y la actividad XET total fue particularmente importante en los tejidos vasculares. Nuestros resultados sugieren que el gen SlXTH1 podría estar implicado en la diferenciación de los haces vasculares. 4. Los frutos de las plantas que sobre-expresaron el gen SlXTH1 cuentan con una mayor masa molecular del xiloglucano y fueron mas duros, presumiblemente por los cambios encontrados en la estructura del xiloglucano provocados por la actividad XET, lo que sugiere que esta enzima es clave para el mantenimiento de la estructura del xiloglucano y de la pared celular. 5. La respuesta a los estreses abióticos ensayados de las plantas que tenían reprimida la expresión del gen SlXTH1, fue una disminución del crecimiento, sugiriendo la implicación del gen SlXTH1 en las modificaciones del xiloglucano, ocasionando diferencias en la estructura de la pared celular que alterarán la respuesta a estos estreses. 6. En la respuesta de los frutos a los estreses bióticos, la expresión génica de todas las SlXTHs estudiadas y de la actividad XET se redujo. Por lo tanto, si la actividad XET es inhibida durante la infección, el papel mantenedor de la estructura del xiloglucano se anula, ocasionando el ablandamiento del fruto y el avance de la infección fúngica. En este caso, se sugiere la posibilidad de que se produjera una regulación de origen fúngico a nivel molecular de los genes SlXTHs. 7. El etileno exógeno aplicado a frutos, indujo un aumento de la expresión de todas las SlXTHs estudiadas, mientras que la actividad XET total disminuyó. Por lo tanto, la disminución de la expresión génica de las SlXTHs, durante los procesos de la maduración e infección fúngica, no parece ser debida al aumento del etileno endógeno. De modo que, no podemos explicar qué implicaciones fisiológicas tiene el aumento de la expresión de los genes SlXTHs provocado por el etileno exógeno, lo que hace necesario seguir investigando los procesos de regulación de esta enzima. __________________________________________________________________________________________________