Rol de los fitocromo B1 Y B2 en los rasgos arquitecturales y en la habilidad competitiva de las plantas de maíz (Zea mays l) ante cambios en la densidad de siembra

Las plantas de maíz (Zea mays L.) perciben la presencia de individuos a través de cambios en la calidad de luz del ambiente (cambios del R/RL) en el que crecen y desencadenan respuestas foto-morfogénicas a fin de reducir el sombreo mutuo. Los fitocromos B1 y B2 estarían involucrados en estas respuestas. Por otro lado los sistemas de producción del cultivo de maíz en alta densidad de siembra promueven desde etapas tempranas cambios en el crecimiento de las plantas (i.e. distinta habilidad competitiva de los individuos), que podrían estar relacionados con su mayor o menor reactividad en percibir vecinos. Se realizaron dos experimentos a campo con una línea de maíz con fitocromos activos (WT) y sus iso-líneas con mutaciones en los fitocromos B1 y B2, en dos densidades de siembra (9 y 30pl m-2, i.e. variación en R/RL). Los objetivos fueron evaluar i) los determinantes del crecimiento de las plantas y del cultivo, ii) el rol de los fitocromos B en las variables medidas, iii) la variabilidad poblacional del crecimiento y iv) la habilidad competitiva de cada línea en poli-culturas (WT/phyB1, WT/phyB2, phyB1/phyB2 y WT/phyB1/phyB2). La línea phyB1 presentó menor altura y diámetro de tallos, menor área foliar y distribución aleatoria de hojas que la WT. La línea phyB2 sólo presentó menor área foliar. El crecimiento de los cultivos, la producción de biomasa y el rendimiento de grano, sin embargo, se vió afectado por ambas mutaciones de fitocromo B, con una penalidad mayor en phyB1 y con un mayor rendimiento de phyB2 en alta densidad de siembra por una mayor fertilidad de las espigas. Por último, ambas mutaciones redujeron la variabilidad poblacional del cultivo y confirieron a las plantas una menor habilidad competitiva en poli-culturas aunque esto no representó una penalidad en el rendimiento del lote por una mayor fijación de granos en la WT.

Participación de la familia génica GPC sobre la concentración de proteínas y nutrientes en el grano y su relación con la senescencia foliar en plantas de trigo

La removilización de nutrientes al grano y la senescencia son procesos extremadamente interconectados en trigo que determinan la calidad nutricional y panadera. Mientras que el nitrógeno (N) afecta la concentración de proteínas en grano (CPG), en donde alta CPG generan productos panificables con una calidad superior, los micronutrientes como el hierro (Fe) y el Zinc (Zn) afectan la calidad nutricional. Por lo tanto, el mejoramiento de la calidad en trigo requiere un profundo entendimiento de las redes génicas que regulan y controlan la senescencia y la removilización de nutrientes al grano. El gen GPC-B1, proveniente del trigo silvestre Triticum turgidum var. diccocoides, pertenece a la familia de factores de transcripción NAC y es la primer fuente de variación para CPG y micronutrientes identificada en trigo. Los objetivos de esta tesis fueron: estudiar el efecto de la introgresión de GPC-B1 sobre la CPG, concentración de micro y macronutrientes y diferentes parámetros agronómicos en germoplasma argentino; profundizar, mediante análisis transcriptómicos y el uso de plantas mutantes para los genes GPC el entendimiento de la regulación génica que ocurre durante la senescencia y finalmente identificar nuevos genes de transporte de N, Fe y Zn al grano mediante genómica comparativa con arroz. Cuando GPC-B1 se introdujo en germoplasma de origen argentino la CPG se incrementó entre 3 a 8,11 g kg-1 a través de diferentes cultivares y ambientes. A pesar del efecto negativo del gen sobre el tamaño de granos y una aceleración en la senescencia, no se observaron diferencias significativas en rendimiento. El incremento en la CPG se explicó por una mayor proteólisis y eficiencia en el transporte de aminoácidos al grano. Cuando se analizó la concentración de nutrientes, se observaron incrementos consistentes en Fe. La combinación de análisis transcriptómicos y plantas mutantes permitió identificar 3888 genes diferencialmente expresados durante la senescencia y 340 genes modulados por la familia GPC. A su vez, se han identificado 21 genes relacionados con el transporte de N al grano y se han caracterizado nueve familias génicas relacionadas con el transporte de Fe y Zn al grano que pueden utilizarse en programas de mejoramiento para incrementar la calidad nutricional en trigo.