Identificación de QTL para dormición y análisis molecular de la interacción ABA-GAs en cariopses de sorgo granífero

El objetivo de esta tesis fue contribuir a la dilucidación de los mecanismos moleculares y genéticos que participan en la expresión de la dormición de semillas de cereales, utilizando Sorghum bicolor (L.) Moench como sistema modelo. Para ello se utilizaron dos aproximaciones complementarias: la identificación de QTL para el carácter dormición y la evaluación de la ocurrencia de interacciones in vitro entre componentes de la señalización del ácido abscísico (ABA) y el catabolismo de las giberelinas (GAs), candidatos a tener un rol importante durante la expresión de la dormición en granos de sorgo inmaduros (i.e. antes de madurez fisiológica). Los resultados obtenidos permitieron identificar tres QTL (qDOR-5; qDOR-9 y qDOR-10) que explican una proporción de la variabilidad que se observa en el patrón de expresión de dormición de granos de sorgo maduros (i.e. después de madurez fisiológica). Un análisis in silico de las secuencias abarcadas por estos QTL mostró que ninguno ellos incluye genes considerados como candidatos para dormición de sorgo. En ese sentido, esta tesis aportó nuevas regiones genómicas que contienen genes hasta ahora desconocidos, que serían importantes en la expresión del carácter dormición en granos maduros. Por otra parte, los análisis de unión in vitro realizados mostraron que las proteínas SbABI4 y SbABI5 (componentes de la señalización del ABA) pueden interactuar de manera específica con el ABRC (complejo de respuesta al ABA) del promotor del gen SbGA2ox3, responsable de la degradación de giberelinas activas. Este mecanismo de cross-talk ABA-GAs podría ser uno de los responsables del mantenimiento de la dormición en cariopses inmaduros resistentes al brotado pre-cosecha. Más aún, el ABRC del promotor de SbGA2ox3, involucrado en las interacciones, se encontró además en los promotores de genes GA2ox de otras especies monocotiledóneas como Brachypodium y arroz (Oryza sativa), pero no así en las dicotiledóneas analizadas, sugiriendo que el cross-talk ABA-GAs podría tener lugar en otras especies además de sorgo. Los resultados de esta tesis en forma conjunta aportaron nuevas evidencias acerca del rol preponderante que tienen ciertas regiones del genoma o genes puntuales en la expresión de la dormición tanto en granos maduros como inmaduros de sorgo granífero.

Identificación de QTL para dormición y análisis molecular de la interacción ABA-GAs en cariopses de sorgo granífero

El objetivo de esta tesis fue contribuir a la dilucidación de los mecanismos moleculares y genéticos que participan en la expresión de la dormición de semillas de cereales, utilizando Sorghum bicolor (L.)Moench como sistema modelo. Para ello se utilizaron dos aproximaciones complementarias: la identificación de QTL para el carácter dormición y la evaluación de la ocurrencia de interacciones in vitro entre componentes de la señalización del ácido abscísico (ABA)y el catabolismo de las giberelinas (GAs), candidatos a tener un rol importante durante la expresión de la dormición en granos de sorgo inmaduros (i.e. antes de madurez fisiológica). Los resultados obtenidos permitieron identificar tres QTL (qDOR-5; qDOR-9 y qDOR-10)que explican una proporción de la variabilidad que se observa en el patrón de expresión de dormición de granos de sorgo maduros (i.e. después de madurez fisiológica). Un análisis in silico de las secuencias abarcadas por estos QTL mostró que ninguno ellos incluye genes considerados como candidatos para dormición de sorgo. En ese sentido, esta tesis aportó nuevas regiones genómicas que contienen genes hasta ahora desconocidos, que serían importantes en la expresión del carácter dormición en granos maduros. Por otra parte, los análisis de unión in vitro realizados mostraron que las proteínas SbABI4 y SbABI5 (componentes de la señalización del ABA)pueden interactuar de manera específica con el ABRC (complejo de respuesta al ABA)del promotor del gen SbGA2ox3, responsable de la degradación de giberelinas activas. Este mecanismo de cross-talk ABA-GAs podría ser uno de los responsables del mantenimiento de la dormición en cariopses inmaduros resistentes al brotado pre-cosecha. Más aún, el ABRC del promotor de SbGA2ox3, involucrado en las interacciones, se encontró además en los promotores de genes GA2ox de otras especies monocotiledóneas como Brachypodium y arroz (Oryza sativa), pero no así en las dicotiledóneas analizadas, sugiriendo que el cross-talk ABA-GAs podría tener lugar en otras especies además de sorgo. Los resultados de esta tesis en forma conjunta aportaron nuevas evidencias acerca del rol preponderante que tienen ciertas regiones del genoma o genes puntuales en la expresión de la dormición tanto en granos maduros como inmaduros de sorgo granífero.

Efecto de las condiciones ambientales durante el desarrollo, maduración y almacenamiento sobre la dormición en semillas de quinoa (Chenopodium quinoa Willd) con tolerancia potencial al brotado pre - cosecha

El brotado pre-cosecha es uno de los problemas que limitan la expansión del cultivo de quínoa (Chenopodium quinoa Willd.) hacia regiones húmedas. Esta tesis evalúa el comportamiento germinativo de dos accesiones con dormición, 2-Want y Chadmo, en la región de la Pampa Húmeda Argentina, combinando ambientes de cultivo (fechas de siembra), almacenamiento e incubación. El objetivo principal fue determinar el efecto de factores ambientales, hormonales y estructurales sobre los patrones de cambio en el nivel de dormición de semillas de quínoa durante su desarrollo, maduración y almacenamiento post cosecha. Ambas accesiones presentaron dormición durante el período de desarrollo-maduración de las semillas, aunque la temperatura de incubación condicionó su expresión (mayor a menor temperatura) en 2-Want. Condiciones de mayor fotoperíodo y temperatura durante esta etapa determinaron mayores niveles de dormición. Se confirmó el papel de las cubiertas seminales en su imposición, y se informa por primera vez la presencia de dormición embrionaria en quínoa. Se propone como hipótesis que una variación en el espesor de las cubiertas en respuesta al ambiente materno regula la difusión de ABA fuera de la semilla durante la incubación, y este mecanismo participa en la modulación del nivel de dormición. La salida de dormición posterior en almacenamientos con baja humedad resultó más rápida a temperaturas altas, asociado con la pérdida de sensibilidad al ABA, que condiciona también el requerimiento de giberelinas para germinar. Un mecanismo particular retrasó la salida de dormición ante temperaturas bajas de almacenamiento más incubación; una exposición a temperaturas elevadas sería necesaria para superar ese bloqueo. Chadmo mostró un nivel de dormición superior en todas las situaciones evaluadas, esto permite inferir un alto grado de tolerancia al brotado ante diversas circunstancias en la zona pampeana, por ello se la sugiere como mejor candidata para su inclusión en programas de mejoramiento adaptativo en quínoa.

Efectos del ambiente térmico explorado durante la etapa de llenado y almacenaje sobre el nivel de dormición en frutos de girasol (Helianthus annuus L.)

A pesar de que la frecuente presencia de dormición en frutos de girasol (Helianthus annuus) suele dificultar las tareas de procesamiento y utilización de los mismos como semilla, existe escasa información en relación a la regulación ambiental de la dormición en frutos de esta especie. Entre los factores ambientales que actúan como reguladores de la dormición, la temperatura ha sido identificada como uno de los principales. En este contexto, el presente trabajo tuvo por objetico principal estudiar el efecto del ambiente térmico durante las etapas de llenado y almacenaje post cosecha sobre el nivel de dormición en frutos de girasol. Como objetivos secundarios, se evaluó el efecto de 1) las estructuras del fruto (embrión y cubiertas), 2) la sensibilidad de los frutos al ácido abscísico (ABA), giberelinas (GAs) y etilieno y 3) los cambios en el contenido endógeno de ABA sobre la determinación del nivel de dormición y su relación con el ambiente térmico explorado por los frutos en ambas etapas. Mayores temperaturas durante el llenado determinaron mayores niveles de dormición a cosecha, que se asociaron a una mayor dormición impuesta por cubiertas y una mayor sensibilidad al ABA de los frutos. Mayores temperaturas durante el almacenaje post cosecha (25 grados C) determinaron mayores tasas de salida de la dormición, que se asociaron a una menor dormición embrionaria, una menor sensibilidad al ABA, un menor contenido de endógeno ABA antes y durante la incubación y una mayor sensibilidad a GAs de los frutos, sin diferencias en la sensibilidad a etileno. Los resultados obtenidos representan un aporte significativo para el diseño de estrategias de manejo, como fechas de siembra y condiciones de almacenaje que permitan disminuir los niveles de dormición en frutos de girasol. A su vez, la exploración de las bases fisiológicas de las respuestas observadas resulta relevante para la comprensión de los mecanismos que regulan la dormición de esta especie.

Mecanismos fisiológicos y moleculares involucrados en la terminación de la dormición de semillas expuestas a las temperaturas alternadas

Esta tesis determina los mecanismos fisiológicos intervinientes en la terminación de la dormición en semillas de Cynara cardunculus y otras especies no domesticadas a las temperaturas alternadas. La comprensión de los mecanismos fisiológicos, se inicio a partir de la comparación de los parámetros resultantes de la aplicación del modelo de hidrotiempo. Se observó que las temperaturas alternadas redujeron el potencial agua base para la germinación (ƒÕ(b) 50). Este hecho denota que las temperaturas alternadas incrementan la capacidad del embrión para superar aquellas restricciones de origen físico y/o endógeno que impiden su crecimiento. El incremento del potencial de crecimiento del embrión esta regulado hormonalmente donde las fitohormonas ácido abscisico (ABA) y giberelinas (GAs) ejercen respectivamente, roles antagonicos en el mantenimiento de la dormición y en la promoción de la germinación. En las semillas expuestas a las temperaturas alternadas, se observó un menor contenido y una pérdida de la sensibilidad al ABA. Por el contrario, no se observaron cambios en el contenido y/o en la sensibilidad a las GAs de las semillas entre ambos regímenes térmicos de incubación. Además, se observó que el mantenimiento de la dormición en las semillas expuestas a temperaturas de incubación constantes fue producto del incremento en la biosintesis de novo del ABA. Los mecanismos hormonales por los cuales las temperaturas alternadas terminan con la dormición, se encontrarían regulados a nivel de la expresión de genes, siendo posible destacar la correspondencia observada entre la reducción en el contenido y en la sensibilidad al ABA bajo temperaturas alternadas y la menor abundancia de los transcriptos de NCED y de ABI5 involucrados en la sintesis y en la senalizacion del ABA.

Efectos del ambiente térmico explorado durante la etapa de llenado y almacenaje sobre el nivel de dormición en frutos de girasol (Helianthus annuus L.)

A pesar de que la frecuente presencia de dormición en frutos de girasol (Helianthus annuus)suele dificultar las tareas de procesamiento y utilización de los mismos como semilla, existe escasa información en relación a la regulación ambiental de la dormición en frutos de esta especie. Entre los factores ambientales que actúan como reguladores de la dormición, la temperatura ha sido identificada como uno de los principales. En este contexto, el presente trabajo tuvo por objetico principal estudiar el efecto del ambiente térmico durante las etapas de llenado y almacenaje post cosecha sobre el nivel de dormición en frutos de girasol. Como objetivos secundarios, se evaluó el efecto de 1)las estructuras del fruto (embrión y cubiertas), 2)la sensibilidad de los frutos al ácido abscísico (ABA), giberelinas (GAs)y etilieno y 3)los cambios en el contenido endógeno de ABA sobre la determinación del nivel de dormición y su relación con el ambiente térmico explorado por los frutos en ambas etapas. Mayores temperaturas durante el llenado determinaron mayores niveles de dormición a cosecha, que se asociaron a una mayor dormición impuesta por cubiertas y una mayor sensibilidad al ABA de los frutos. Mayores temperaturas durante el almacenaje post cosecha (25 grados C)determinaron mayores tasas de salida de la dormición, que se asociaron a una menor dormición embrionaria, una menor sensibilidad al ABA, un menor contenido de endógeno ABA antes y durante la incubación y una mayor sensibilidad a GAs de los frutos, sin diferencias en la sensibilidad a etileno. Los resultados obtenidos representan un aporte significativo para el diseño de estrategias de manejo, como fechas de siembra y condiciones de almacenaje que permitan disminuir los niveles de dormición en frutos de girasol. A su vez, la exploración de las bases fisiológicas de las respuestas observadas resulta relevante para la comprensión de los mecanismos que regulan la dormición de esta especie.