El blat de moro transgènic a Catalunya

 Treball de recerca realitzat per un alumne d’ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l’any 2010. El treball El blat de moro transgènic a Catalunya és un treball ampli que tracta dels organismes transgènics des de diversos punts de vista. El seu principal objectiu és avaluar les diferències a nivell fisiològic que presenten els cultius de blat de moro transgènic respecte a les seves varietats isogèniques davant d'estressos hídrics i nutricionals. Un altre objectiu del treball és copsar el coneixement i la percepció que té la societat sobre aquests organismes, així com avaluar la informació que hi ha sobre aquest tema, per intentar valorar críticament els seus aspectes positius i negatius. La part central del treball és la recerca feta al centre d'IRTA - Mas Badia, integrada en els assajos que s'hi estan fent, i que va consistir en mesurar la resposta de diverses varietats de blat de moro transgènic i de les seves respectives isogèniques, a estressos abiòtics induïts. El treball també té una part de recerca bibliogràfica sobre aspectes generals dels organismes transgènics i sobre aspectes més concrets dels cultius de transgènics a Catalunya. També s'ha entrevistat a persones rellevants en aquest àmbit per conèixer opinions diverses de primera mà. La comparació de la resposta del blat de moro transgènic i no transgènic a estressos hídrics i nutricionals ha permès veure que no hi ha diferències significatives entre els dos tipus de cultius. Aquesta part experimental ha estat interessant tant pel resultat en si com per permetre conèixer de primera mà la recerca sobre transgènics que es fa al nostre país, i haver motivat el plantejament d'altres possibles línies d'investigació. El treball també ha permès tenir una visió àmplia sobre els transgènics i fer una valoració força crítica de la càrrega ideològica que hi ha rere la informació.

Estudi d'un receptor quinasa atípic (Mark) i de les proteïnes que interaccionen amb el seu domini intracel·lular. Transducció del senyal i desenvolupament en blat de moro (Zea mays)

Aquesta tesi doctoral s'engloba dins d'un projecte general d'estudi de gens implicats en l'embriogènesi del blat de moro. L'embriogènesi del blat de moro, i en general la de totes les plantes superiors, es dóna en tres etapes: una primera etapa on es diferencien tots els diversos teixits que formaran l'embrió, una segona etapa on l'embrió acumula productes de reserva i un tercer període, la dormància, que finalitza quan les condicions ambientals són les idònies per a la germinació. En el laboratori estàvem interessats, concretament, en l'estudi de gens implicats en la primera etapa morfogenètica, on els diferents teixits i estructures embrionàries queden definides. Per tal d'estudiar gens que s'expressaven en aquest període, una de les estratègies que es va realitzar fou un crivellat diferencial entre teixit embrionari i teixit de planta adulta. D'entre els diferents clons obtinguts, un corresponia a un clon parcial que presentava similitud amb receptors quinasa i que fou objecte d'estudi. A partir d'aquest clon es va obtenir el clon complet i es va anomenar MARK (per Maize Atypical Receptor Kinase). MARK presenta una estructura típica d'un receptor quinasa amb un domini extracel.lular, que conté 6 còpies imperfectes de LRR (Leucine- Rich Repeats), un únic domini transmembrana i un domini quinasa intracel.lular. El domini quinasa de MARK presenta, però, algunes variacions en els residus aminoacídics que es consideren claus per a la funció catalítica dels dominis quinasa. En concret cinc dels aminoàcids considerats essencials per a la fosforilació es troben substituits en el domini quinasa de MARK (DK-MARK). Els experiments de fosforilació in vitro que es van realitzar al laboratori, van mostrar com MARK era incapaç de fosforilar in vitro. Aquesta característica no és, però, exclusiva de MARK. Una búsqueda en les bases de dades ens van permetre identificar altres seqüències que també presentaven els mateixos o altres canvis en aquestes posicions aminoacídiques. En les bases de dades de plantes es van identificar un conjunt de seqüències genòmiques o ESTs amb aquestes característiques i només una d'elles, la proteïna TMKL1 d'Arabidopsis, ha sigut descrita com un receptor quinasa incapaç de fosforilar in vitro. Respecte a la búsqueda de receptors similars a MARK en les bases de dades d'animals, es van identificar també un conjunt de proteïnes que, en alguns casos, s'ha descrit que no tenen activitat quinasa in vivo. Per exemple, un dels casos més ben estudiats és el del receptor erbB3 que forma part de la família de receptors del EGF (Epidermal Growth Factor). Aquesta família de receptors està formada per 4 receptors: erbB1, erbB2, erbB3 i erbB4, dels quals només l'erbB3 no presenta activitat catalítica. S'ha descrit que erbB3 és capaç, tot i no fosforilar in vivo, de participar activament en la transducció del senyal formant heterodímers amb els altres membres de la família. Així, erbB3 és fosforilat pel seu partner i pot iniciar la cascada de transducció del senyal. La participació d'erbB3 en la transducció del senyal és essencial ja que embrions de ratolí knock-out pel gen erbB3 són inviables. Així doncs, el fet que receptors quinasa catalíticament inactius participin en les cascades de transducció del senyal, suggereix l'existència de nous mecanismes d'acció per a la transducció del senyal. Per tant, l'objectiu d'aquest treball fou l'estudi del mecanisme d'acció de MARK mitjançant la caracterització les proteïnes capaces d'interaccionar amb el seu domini quinasa. Per tal d'assolir aquest objectiu, es va realitzar un crivellat de doble-híbrid amb una llibreria de cDNA d'embrions de blat de moro de 7 DAP. D'aquest crivellat es va obtenir un conjunt de possibles clons positius que foren seqüenciats i entre els quals es van escollir per un estudi més detallat aquells que s'havien obtingut més vegades com a clons independents. Aquests clons codificaven per: una SAMDC (S-Adenosil Descarboxilasa), una eIF5 (Eukaryotic translation initiation), una hypothetical protein, una unknown protein, una gamma-adaptina i una MAP4K. Amb aquests 6 clons es van fer estudis in vitro i in vivo per tal de confirmar al seva interacció amb DK-MARK. Els estudis in vivo es van realitzar amb la soca de llevat AH109, una soca més astringent que la utilitzada en el crivellat, ja que presenta tres gens marcadors: Histidina, Adenina i Lacz. Els resultats obtinguts van mostrar que els clons codificants per SAMDC i eIF5 no van créixer en un medi selectiu per His i Ade i, per tant o es tracta de falsos positius del sistema o la seva interacció amb DK-MARK és dèbil. D'altra banda, la resta dels clons analitzats (proteïna hipotètica, una proteïna de funció desconeguda, la gamma-adaptina i una MAP4K) van créixer en medis en absència de Histidina i Adenina. Els assatjos de b-galactosidasa van ser tots positius a excepció de la proteïna hipotètica suggerint que potser aquesta interacció sigui més feble. D'altra banda també es van realitzar estudis in vitro amb la tècnica del pull-down. Els resultats obtinguts amb aquesta tècnica van recolzar els obtinguts en cèl.lules de llevat, ja que tots els clons analitzats a excepció dels codificants per SAMDC i eIF5 van donar un resultat d'interacció amb KD-MARK in vitro positiu. Davant aquests resultats ens vam centrar en l'estudi de la proteïna similar a MAP4K, doncs algunes proteïnes de la seva família s'han relacionat amb receptors de membrana. Els clons que es va obtenir del crivellat codificaven per una proteïna similar amb el domini C-terminal a les proteïnes BnMAP4Ka1 i a2 de Brassica napus. Aquestes proteïnes presenten una forta similitud de seqüència amb proteïnes de la família GCK/SPS1 que formen part d'un grup particular de MAPK relacionades amb la proteïna Ste20 (sterile 20 protein) de llevat. Ste20p activa la MAP3K de llevat Ste11 directament per fosforilació, transduint d'aquesta manera el senyal del receptor de feromones de creuament de les cèl.lules de llevat i es pot, doncs, considerar com una proteïna del tipus MAP4K (mitogen-activated protein kinase kinase kinase kinase). En els darrers anys, s'han identificat un gran nombre de proteïnes similars a Ste20: fins a una trentena en mamífers, en Drosophila, en Caenorhabditis elegans i en altres organismes. Segons la seva estructura aminoacídica, la família Ste20 s'ha classificat en dues subfamílies: les proteïnes STE20/PAK (p21-activated kinases) i la subfamília GCK/SPS1 (germinal center kinases). Les dues subfamílies estan formades per proteïnes que contenen un domini quinasa i un domini regulador, però, mentre que les proteïnes PAK presenten el domini quinasa en la part C-terminal, les GCKs el presenten en la regió N terminal. Les proteïnes GCK presenten una elevada diversitat estructural en el domini regulador permetent la seva classificació en 6 subfamílies. Mitjançant la tècnica del RACE es va obtenir el clon de cDNA complet que es va anomenar MIK (MARK Interacting Kinase). Amb la tècnica del Southern blot es va poder determinar que el gen MIK és un gen de còpia única en el genoma de blat de moro. Per tal d'analitzar la possible interacció entre DK-MARK i MIK, es va estudiar tant el patró d'expressió d'ambdós gens com el seu patró d'acumulació d'ambdues proteïnes durant l'embriogènesi del blat de moro. El patró d'expressió, analitzat per Northen blot va mostrar uns patrons coincidents al llarg de l'embriogènesi des del seu inici fins als 20 DAP amb una acumulació màxima de mRNA en embrions de 15 DAP. D'altra banda per tal d'estudiar el patró d'acumulació de la proteïna MIK així com per comparar-lo amb el de MARK, es van realitzar estudis de Westerns blot. Els resultats també van mostrar una coincidència en el temps de l'acumulació de les proteïnes MARK i MIK durant l'embriogènesi de blat de moro amb una major acumulació en embrions de 15 i 20 DAP. Es van dur a terme també estudis d'immunolocalitzacions sobre embrions de blat de moro de 15 DAP per tal d'estudiar en quins teixits s'acumulaven ambdues proteïnes. Les immunolocalitzacions van mostrar una major acumulació tant de MARK com de MIK en les zones meristemàtiques i en el teixit vascular sobretot del coleòptil on s'aprecia una forta co-localització de MARK i MIK. Totes aquestes dades són compatibles, doncs, amb una possible interacció de les proteïnes MARK i MIK, tot i que no la demostren. Per tal de demostrar la interacció es van realitzar experiments d'immunoprecipitació in vivo a partir d'extractes d'embrions. Malauradament, els resultats no són clars i en aquests moments en el laboratori s'estan posant a punt aquests experiments. També es van realitzar estudis comparatius de seqüència amb diferents proteïnes de la família GCK, mostrant una major similitud amb les proteïnes de la subfamília GCK-III. La subfamília GCK-III ha estat molt poc estudiada i en formen part un conjunt de proteïnes amb funcions molt diverses des de l'apoptosi, la citoquinesi o l'anòxia cel.lular. Per tant, la similitud de seqüència possiblement fa referència a una conservació en el mecanisme d'acció més que no pas a una conservació funcional. La possible interacció de MARK amb el domini C-terminal de MIK (el domini regulador) podria activar aquesta última iniciant una cascada de transducció del senyal en un model en el que una proteïna del tipus GCK-III faria de lligam directa entre un receptor de membrana i una cascada de senyalització intracel.lular. Aquest tipus de lligam entre un recepctor de membrana i mòduls intracel.lulars de senyalització s'ha descrit per a altres proteïnes GCK, si bé no directament sinó a través de proteïnes adaptadores. D'altra banda, la interacció directa de MARK, un receptor quinasa atípic que no té activitat catalítica, amb MIK suggereix un mecanisme on receptors atípics podrien interaccionar en la transducció del senyal activant la via de les MAPK.

Full informatiu. Cultius extensius - Març 2007

- Recomanacions de fertilització per a la sembra del blat de moro. - Dosis agronòmiques d’aplicació de fems i purins. - Jornada intercomarcal sobre cereal d’hivern a Manresa. - Recomanacions per a la cobertora del cereal d’hivern.

Full informatiu. Cultius extensius - Febrer 2008

- Recomanacions de fertilització per a la sembra del blat de moro. - Dosis agronòmiques d’aplicació de fems i purins. - Jornada sobre fertilització nitrogenada.

Ensayo comparativo de distintas fuentes de nitrógeno en un cultivo de maíz en regadío

Frente a la gran variedad de opciones y precios de los distintos abonos nitrogenados, resulta de interés contar con información comparativa de los diversos tipos de fertilizantes. El objetivo del presente trabajo fue comparar los efectos de diferentes fuentes de nitrógeno sobre la producción de grano y forraje de maíz y sobre el N residual en el suelo después de la cosecha. Los abonos comparados representan la variabilidad existente en el mercado: dos abonos simples nítrico amoniacales (nitrato amónico y nitrosulfato amónico), un abono simple de lenta liberación (urea recubierta con el polímero ESN) y dos abonos complejos con inhibidores de la nitrificación (DCD y DMPP)

Zones lliures de transgènics a Europa : origen, desenvolupament i implantació a l'Estat Espanyol i a Catalunya

El nou moviment de les Zones Lliures de Transgènics (ZLT) sorgeix dels moviments d’oposició als OMGAs, paral·lement al debat que està tenint lloc en el sí de la UE, entorn la viabilitat de la coexistència entre l’agricultura transgènica i la convencional o ecològica. Aquest moviment que s’articula des de la dimensió local però amb un marcat simbolisme i rellevància en l’àmbit global, constitueix una important eina de desobediència civil dins el marc regulatori de la UE. Actualment, dins el context europeu, és a l’Estat Espanyol on es concentra la major superfície de blat de moro MG a escala comercial, cosa que dificulta l’establiment de ZLT. Aquest moviment, que reivindica la sobirania de les regions dins el gegant europeu, constitueix una alternativa real al model de producció, consum i dedesenvolupament actuals.

Ultrastructural characterisation of the cell wall of Arabidopsis thaliana transgenic plants

The plant cell wall is a strong fibrillar network that gives each cell its stable shape. It is constituted by a network of cellulose microfibrils embedded in a matrix of polysaccharides, such as xyloglucans. To enlarge, cells selectively loosen this network. Moreover, there is a pectin-rich intercellular material, the middle lamella, cementing together the walls of adjacent plant cells. Xyloglucan endotransglucosylase/hydrolases (XTHs) are a group of enzymes involved in the reorganisation of the cellulose-xyloglucan framework by catalysing cleavage and re-ligation of the xyloglucan chains in the plant cell wall, and are considered cell wall loosening agents. In the laboratory, it has been isolated and characterised a XTH gene, ZmXTH1, from an elongation root cDNA library of maize. To address the cellular function of ZmXTH1, transgenic Arabidopsis thaliana plants over-expressing ZmXTH1 (under the control of the CaMV35S promoter) were generated. The aim of the work performed was therefore the characterisation of these transgenic plants at the ultrastructural level, by transmission electron microscopy (TEM).The detailed cellular phenotype of transgenic plants was investigated by comparing ultra-thin transverse sections of basal stem of 5-weeks old plants of wild type (Col 0) and 35S-ZmXTH1 Arabidopsis plants. Transgenic plants show modifications in the cell walls, particularly a thicker middle lamella layer with respect the wild type plants, supporting the idea that the overexpression of ZmXTH1 could imply a pronounced wall-loosening. In sum, the work carried out reinforces the idea that ZmXTH1 is involved in the cell wall loosening process in maize.  

Full Tècnic. Conreus Extensius. Comarques de Girona, núm. 6 (2007)

Es presenta un resum dels resultats dels assaigs d’avaluació de varietats de blat de moro de cicle 700 i 600, obtinguts en la zona litoral de Girona, en el marc de la Xarxa d’Experimentació de Varietats de l’IRTA. S’han assajat híbrids convencionals i transgènics derivats del MON810, que incorporen resistència als barrinadors. Amb els resultats de quatre anys d’assaig han destacat principalment les varietats HELEN, ELEONORA, TIETAR, PR32R42, ASTURIAL i PR33P66, sense diferències significatives entre elles. Les varietats transgèniques s’han assajat un màxim de tres anys havent mostrat algunes d’elles una alta productivitat. Entre aquestes han destacat PR32P76, DKC6575, PR33P67 i HELEN Bt, si bé sense diferències significatives amb el testimoni ELEONORA. També amb els resultats de tres anys d’assaig cal remarcar la varietat de blat de moro convencional PR32W86, que ha mostrat un nivell productiu similar a les millors transgèniques. Amb només dos anys d’assaig ha destacat principalment la varietat transgènica BELES SUR.

Full Tècnic. Conreus Extensius. Comarques de Girona, núm. 14 (2008)

El sorgo per a gra és una planta rústica, interessant principalment en les situacions on la disponibilitat d’aigua és limitada: • En secà, pot presentar rendibilitats superiors al gira-sol, en els terrenys més fèrtils i amb una bona reserva hídrica. • En regadiu, pot donar rendibilitats superiors al blat de moro, quan l’aigua que es disposa és marcadament insuficient per cobrir les necessitats d’aquest conreu.