Castañeda Presa, Verónica
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Castañeda Presa
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Verónica
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Ciencias del Medio Natural
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IMAB. Research Institute for Multidisciplinary Applied Biology
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Publication Open Access Medicago truncatula response to water-deficit stress: whole plant perspectives(2021) Castañeda Presa, Verónica; González García, Esther; Ciencias; Zientziak; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate PublikoaMedicago truncatula es una planta forrajera anual con gran interés agronómico y científico, siendo de hecho empleada como planta modelo en el estudio de la biología de las leguminosas. Teniendo en cuenta el contexto actual del cambio climático, es de vital importancia mantener o aumentar el rendimiento de los cultivos para así poder responder a los requerimientos derivados del constante aumento de la población mundial. Para ello, es imprescindible entender las res-puestas adaptativas de las plantas al estrés hídrico, siendo muy útil el empleo de esta planta modelo para su estudio. En este trabajo hemos estudiado el comportamiento de varios órganos vegetales con especial énfasis en el sistema radical, permitiéndonos un conocimiento más inte-grado de los mecanismos de respuesta al estrés hídrico a nivel de planta entera. El sistema radical de M. truncatula fue estudiado en el Capítulo 1, en el cual hicimos una distinción entre la raíz primaria, más gruesa, y las raíces laterales o “raíz fibrosa”, mucho más finas. Se estudió entonces el comportamiento de ambos tipos de raíz en condiciones control, remarcando la gran diferencia metabólica entre ambas, teniendo la raíz primaria un papel más activo que como mero almacén de reservas. Además, se observó una mayor resiliencia de la raíz primaria al estrés hídrico, pudiendo tener la modulación de la degradación de la sacarosa y del metabolismo de la prolina un papel esencial en la adaptación del sistema radical al estrés hídrico. En el Capítulo 2 hemos abordado diversos tipos de estrés hídrico, empleando para ello con-diciones iso-osmóticas de salinidad (NaCl y KCl), falta de riego y un agente osmótico (PEG-6000). Esta comparativa nos permite identificar las semejanzas y diferencias en los mecanismos de respuesta a cada estrés a nivel de planta entera. Por un lado, los resultados obtenidos nos llevaron a descartar el uso de PEG como un compuesto apto para semejar condiciones de sequía, mientras que la exposición de M. truncatula a NaCl y KCl provocó respuestas similares, con un ligero mayor efecto negativo en el metabolismo por parte de este último. Al comparar la res-puesta a la falta de riego se observó un mayor énfasis en la protección del sistema radical, mien-tras que la exposición a NaCl conllevó una mayor respuesta a nivel de parte aérea. El estudio del floema nos permitió una mejor comprensión de las respuestas sistémicas de la planta a los di-versos tipos de estrés hídrico. En resumen, este estudio proporciona un mayor conocimiento de la respuesta de M. trunca-tula a condiciones de estrés hídrico a nivel de planta entera y desde un punto de vista bioquí-mico, metabólico y fisiológico.Publication Open Access Strategies to aply water-deficit stress: similarities and disparities at the whole plant metabolism level in medicago truncatula(MDPI, 2021) Castañeda Presa, Verónica; González García, Esther; Ciencias; Zientziak; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate PublikoaWater-deficit stresses such as drought and salinity are the most important factors limiting crop productivity. Hence, understanding the plant responses to these stresses is key for the improvement of their tolerance and yield. In this study M. truncatula plants were subjected to 250 mM NaCl as well as reduced irrigation (No-W) and 250 g/L polyethylene glycol (PEG)-6000 to induce salinity and drought stress, respectively, provoking a drop to −1.7 MPa in leaf water potential. The whole plant physiology and metabolism was explored by characterizing the stress responses at root, phloem sap and leaf organ level. PEG treatment led to some typical responses of plants to drought stress, but in addition to PEG uptake, an important impairment of nutrient uptake and a different regulation of carbon metabolism could be observed compared to No-W plants. No-W plants showed an important redistribution of antioxidants and assimilates to the root tissue, with a distinctive increase in root proline degradation and alkaline invertase activity. On the contrary, salinity provoked an increase in leaf starch and isocitrate dehydrogenase activity, suggesting key roles in the plant response to this stress. Overall, results suggest higher protection of salt-stressed shoots and non-irrigated roots through different mechanisms, including the regulation of proline and carbon metabolism, while discarding PEG as safe mimicker of drought. This raises the need to understand the effect at the whole plant level of the different strategies employed to apply water-deficit stress.