Implicación de la tiorredoxina m (Trx M) en el metabolismo del C y N de plantas de tabaco crecidas en condiciones de Co2 elevado

Abstract

Desde la revolución industrial se ha producido el aumento de la concentración de los gases de efecto invernadero como es el CO2. Este aumento de [CO2] tiene un efecto sobre muchas plantas, y es que, frecuentemente, las conduce a un proceso que se conoce como la aclimatación fotosintética. Dicho proceso se caracteriza por presentar las plantas unas tasas fotosintéticas inferiores a las esperadas al tener una concentración de CO2 alta. Las opiniones generales apuntan a que la aclimatación es resultado de la represión de la enzima Rubisco provocado por una acumulación de azúcares en la planta asociado a una baja fuerza sumidero de los órganos consumidores vegetales, y debido a una deficiencia de nitrógeno en la planta. De hecho, las últimas investigaciones se han centrado en la deficiencia de nitrógeno, y se ha visto que en ambientes con [CO2] elevado hay una peor asimilación de nitrógeno (especialmente del nitrato) por parte de la planta. Las plantas fertilizadas con nitrato amónico, tienen una mejor asimilación de nitrógeno. Por otra parte, gracias al trabajo llevado en el laboratorio de Agrobiotecnología Vegetal (IdAB) se han obtenido plantas de tabaco transplastómicas que sobreexpresan la tiorredoxina m (TrxM) y se ha visto su posible implicación en la regulación del metabolismo del nitrógeno. Todo ello, ha llevado a plantear como objetivo de este trabajo someter a plantas de tabaco (cv. Petit Havana) silvestres y transplastómicos a [CO2] elevado para observar la aclimatación fotosintética primero, y después la posible recuperación gracias a la fertilización con nitrato amónico. Además se ha querido observar la implicación de TrxM en el metabolismo del N y C. En el experimento se ha visto que la fertilización con nitrato amónico mejora las tasas fotosintéticas de las plantas crecidas en [CO2] elevado. En las plantas silvestres de tabaco se ha dado una disminución de la acumulación de azúcares solubles, mientras que en las plantas transplastómicas se ha producido una disminución de almidón. La asimilación con nitrato amónico requiere menor gasto energético que la asimilación de nitrato. La planta al estar sometida a [CO2] elevado sufre una situación de falta de energía y poder reductor y asimila el amonio con mayor facilidad. Así la fertilización con amonio ha permitido tener un mejor estado nitrogenado a la planta y que evitaría la supresión de Rubisco. Por tanto, se ha demostrado que las plantas sometidas a [CO2] elevado sufren aclimatación fotosintética y que la fertilización con nitrato amónico mejora el estado de las plantas sometidas a [CO2] elevado. Por otra parte, los resultados no han permitido identificar las implicaciones directas de TrxM con el metabolismo de N.

Since the industrial revolution there has been increasing the concentration of greenhouse gases such as CO2. This increased in [CO2] has an effect on many plants, and that leads to a process known as photosynthesis acclimation. This process is characterized by lower photosynthetic rates than would be expected given the high levels of CO2 concentration. The general theories suggest that it is a result of the repression of the enzyme Rubisco caused by an accumulation of sugars in the plant associated with a low sink strength of plant consumer tissues, but is also thought that it could be due to nitrogen deficiency in the plant. In fact, recent research has focused on nitrogen deficiency, and it has been seen a worst nitrogen (as nitrate) assimilation by the plant in environments where [CO2] is high. Plants fertilized with ammonium nitrate, instead of nitrate, have been described to have better nitrogen assimilation. Moreover, thanks to the work in the laboratory of Plant Agrobiotechnology (IdAB) were obtained tobacco transplastomic plants overexpressing thioredoxin m (TrxM) and has been seen its possible involvement in the regulation of nitrogen metabolism. Given this we have decided to expose tobacco (cv. Petit Havana) wild type and transplastomic plants to high [CO2] in order to observe photosynthetic acclimation first, and then the possible recovery thanks to fertilization with ammonium nitrate. We have also tried to observe TrxM involvement in the metabolism of N and C. In the experiment, it has been found that ammonium nitrate fertilization improved plants photosynthetic rates grown in high [CO2]. In wild type plants has been a decrease in the accumulation of soluble sugars, whereas in transplastomic plants has been a decrease in starch. Ammonium nitrate assimilation requires less energy than nitrate assimilation. The plant subjected to elevate [CO2] suffers a situation of lack of energy and reducing power and assimilates ammonium easier. Thus ammonium fertilization has allowed for a better nitrogen status that enabled the maintenance of control Rubisco content values. Therefore, it has been shown that plants under elevated [CO2] suffer photosynthetic acclimatization and fertilization with ammonium nitrate improves the condition of the plants subjected to high [CO2]. On the other hand, the results have not allowed to associate direct implications of TrxM with N metabolism.