El amigo que llegó del pasado: Empleo de transportadores electrónicos bacterianos para el desarrollo de tolerancia a estrés y deficiencia de hierro en plantas transgénicas

CARRILLO N; VALLE E; TOGNETTI V; ZURBRIGGEN M

Veracruz, Mexico

Congreso; XII Congreso de Bioquímica y Biología Molecular de Plantas, Sociedad Mexicana de Bioquímica (SMB); 2007

Sociedad Mexicana de Bioquímica (SMB)

Durante el crecimiento en condiciones naturales, las plantas inevitablemente enfrentansituaciones episódicas de estrés ambiental, y han desarrollado numerosas estrategias parasobrevivir en tales condiciones. Las especies cultivadas, en cambio, han sido seleccionadas porel hombre por su productividad en agricultura, un rasgo que usualmente no es acompañado portolerancia aumentada a ambientes hostiles, enfermedades, climas desfavorables o suelosinapropiados. En conjunto, el estrés ambiental representa el factor más importante que afecta elrendimiento de las cosechas. La mayor parte de las estrategias seguidas para incrementar latolerancia a situaciones adversas mediante mejoramiento clásico o ingeniería genética se basanen potenciar los sistemas endógenos de protección. Exploramos aquí una aproximacióndiferente, basada en la observación de que además de sus aspectos específicos, lassituaciones ambientales desfavorables producen en todos los casos una perturbación de ladistribución de electrones en la célula vegetal y el cloroplasto. Algas y cianobacterias, losorganismos de los que las plantas derivan, se encuentran igualmente expuestos a situacionesambientales extremas, y las enfrentan mediante la sustitución de componentes sensibles porotros resistentes, evitando los efectos del estrés en lugar de combatirlos. Particularmenteimportante en este contexto es la inducción de la síntesis de flavodoxina (Fld), un transportadorelectrónico capaz de sustituir funcionalmente a la ferrosulfoproteína ferredoxina, cuyos nivelescaen bajo condiciones de estrés ambiental o deficiencia de hierro. Fld contiene flavina comocofactor y no se encuentra en plantas. Plantas transgénicas de tabaco expresando Fld deAnabaena (Cyanobacteriae) en cloroplastos exhiben tolerancia frente a diversas condiciones deestrés ambiental como sequía, heladas y radiaciones, y a la deficiencia de hierro, un factor queafecta a un tercio de la superficie terrestre y constituye un formidable obstáculo para laagricultura. La infección con patógenos usualmente también conduce a una situación de estrésoxidativo, y plantas transgénicas infectadas con Xanthomonas campestris mostraron ausenciade lesiones necróticas y muerte celular localizada, sin que la resistencia de la planta alpatógeno se viera afectada. En todos los casos, la expresión de Fld en citosol no tuvo efectossobre la tolerancia. El desarrollo de la misma está asociado a la interacción productiva de Fldcon los sistemas endógenos de transporte electrónico, resultando en restablecimiento de lahomeostasis redox, derivación de electrones a vías útiles y prevención de la acumulación deoxidantes. El resultado indica que la perturbación de la armonía redox constituye un factorcentral del daño causado por ambientes hostiles. Fld representa una herramienta biotecnológicanueva para el desarrollo de cultivos tolerantes a estrés.