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Royo Castillejo, Beatriz

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Royo Castillejo

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Beatriz

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Producción Agraria

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Item Type: Publication × Subject: Medicago truncatula ×

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    PublicationOpen Access
    The proteome of Medicago truncatula in response to ammonium and urea nutrition reveals the role of membrane proteins and enzymes of root lignification
    (Elsevier, 2019) Royo Castillejo, Beatriz; Esteban Terradillos, Raquel; Buezo Bravo, Javier; Santamaría, Enrique; Fernández Irigoyen, Joaquín; Becker, Dirk; Morán Juez, José Fernando; Zientziak; Institute for Multidisciplinary Research in Applied Biology - IMAB; Ciencias; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate Publikoa
    Plants differ widely in their growth and tolerance responses to ammonium and urea nutrition, while derived phenotypes seem markedly different from plants grown under nitrate supply. Plant responses to N sources are complex, and the traits involved remain unknown. This work reports a comprehensive and quantitative root proteomic study on the NH4+-tolerant legume Medicago truncatula grown under axenic conditions with either nitrate, NH4+ or urea supply as sole N source by using the iTRAQ method. Sixty-one different proteins among the three N sources were identified. Interestingly, among the proteomic responses, urea nutrition displayed greater similarity to nitrate than to ammonium nutrition. We found remarkable differences in membrane proteins that play roles in sensing the N form, and regulate the intracellular pH and the uptake of N. Also, several groups of proteins were differentially expressed in the C metabolism pathway involved in reorganizing N assimilation. In addition, enzymes related to phenylpropanoid metabolism, including the peroxidases POD2, POD6, POD7 and POD11, which were up-regulated under ammonium nutrition, contributed to the reinforcement of cell walls, as confirmed by specific staining of lignin. Thus, we identified cell wall lignification as an important tolerance mechanism of root cells associated with the stunted phenotype typical of plants grown under ammonium nutrition.
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    PublicationOpen Access
    An integrated view of changing nutrient availability in model species: the role of signaling in the plant response
    (2017) Royo Castillejo, Beatriz; Morán Juez, José Fernando; Esteban Terradillos, Raquel; Ciencias del Medio Natural; Natura Ingurunearen Zientziak
    Las plantas tienen que hacer frente a situaciones cambiantes en cuanto a la disponibilidad de nutrientes, por ese motivo en la presente tesis se ha estudiado la respuesta de (i) Arabidopsis thaliana frente a la deficiencia de fósforo, y de (ii) Medicago truncatula expuesto a diferentes fuentes de N. En este sentido, la deficiencia de fosfato afecta al transporte de electrones mediado por el citocromo c en la cadena de transporte de electrones de la mitocondria, con lo que las plantas habitualmente aumentan el flujo de electrones a través de la oxidasa alternativa (AOX). Con el objetivo de discernir si esta respuesta está unida a un aumento en la producción de óxido rútrico (NO) bajo la deficiencia de fosfato, se crecieron axénicamente plántulas wild type (WT) y doble mutantes de la nitrato reductasa (nía) de Arabidopsis thaliana durante 15 día.s en un medio que conterúa una concentración de fosfato inorgánico de O ó 1 m vL La deficiencia de fosfato produjo un aumento de la producción de NO en las raíces WT, y a su vez también incrementó la cantidad de AOX así como la capacidad de consumir electrones de la vía alternativa en plántulas WT. Sin embargo, bajo el mismo tratamiento las mutantes nía no fueron capaces de estimular la producción de NO ni la expresión de la AOX, y como consecuencia se alteró el crecimiento de estas plántulas que exhibieron un fenotipo diferente. La adición de S­ nitrosoglutatión en el medio de cultivo sin fosfato, en cierto modo restituyó el fenotipo de los mutantes nia, al mismo tiempo que aumentó la capacidad respiratoria asociada a la AOX. De esta manera, se puede concluir que el NO es necesario para la inducción de la vía alternativa de respiración en situaciones en las que la disponibilidad del fosfato es limitada. En la segunda parte de esta tesis, mediante la utilización de condiciones axénicas se ha identificado la respuesta temprana así como el comportamiento de Medicago truncatuala frente a la utilización de amonio y urea como únicas fuentes de N en comparación con la nutrición nítrica. Tanto el amonio como la urea afectaron a la arquitectura radicular, observándose cambios en el ratio de crecimiento de la raíz principal, en el desarrollo de las raíces laterales, así como alternaciones en el punto de inserción de la raíz. El contenido de aminas disminuyó en raíces tratadas con amonio y urea, mientras que respecto a la parte aérea únicamente se vieron afectadas las plantas crecidas en amonio. El análisis de fluorescencia de la clorofila a mostró que mientras el aporte de amonio afectó al fotosistema II, la urea no perjudicó la actividad fotosintética. En raíces, tanto el amonio como la urea afectaron de forma moderada las isoenzimas plastidiales de la actividad superóxido dismutasa. Por otro lado, la exposición a bajas dosis (1m/M) de amonio y urea no tuvo efectos en el metabolismo ni en la señalización del N. Bajo estas condiciones, se observó una inducción de las acuaporinas así como cambios en el metabolismo de los fenilpropanoides de las raíces indicando que la absorción de N del medio por las plantas está mediada por un adecuado mecanismo de detección. Sin embargo, altas dosis (25mM) de N produjeron cambios moderados en las plantas pero no se observaron signos de toxicidad ni estrés nitro­ oxidativo. El contenido de aminoácidos libres y de ureidos se vio afectado a altas concentraciones de N, observándose como resultado un aumento en la producción de amidas así como la activación del ciclo GABA para compensar el exceso de N asimilado bajo nutrición amoniacal. Las raíces crecidas con amonio produjeron las mismas cantidades de NO que las raíces nítricas, indicando que dicho NO podría estar implicado en la respuesta de M. truncatula a altas concentraciones de amonio. En general, nuestros resultados indicaron que las distintas fuentes de N no tuvieron efectos remarcables en M. truncatula crecido a bajas dosis, con excepción de la distinta respuesta fenotípica encontrada en las raíces. En conjunto, estos datos demuestran que tanto el ácido 3-indolacético y el rendimiento fotosintético son componentes importantes en la respuesta de M. truncatula crecida con amonio o urea como fuentes exclusivas de N. Además, otras piezas clave en la tolerancia de M. truncatula frente a la nutrición con amonio y urea son la redistribución del N asimilado, la disponibilidad de un mecanismo de detección muy específico de la fuente de N a nivel de pared celular y membrana plasmática, así como el papel que el NO puede estar desempeñando.