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Células del mesófilo de plantas de arabidopsis que no poseen fosfoglucoisomerasa plastidial acumulan almidón

Está generalmente admitido que todo el proceso de biosíntesis del almidón que tiene lugar en las células del mesófilo de la hoja reside exclusivamente en el cloroplasto. Según esta interpretación el almidón transitorio es el producto final de una ruta metabólica en la que participan las enzimas fosfoglucomutasa plastidial (pPGM), ADPglucosa pirofosforilasa (AGP) y almidón sintasa (SS) que estaría conectada con el ciclo de Calvin-Benson a través de de la fosfoglucosa isomerasa plastidial (pPGI). Sin embargo, estudios llevados a cabo en el grupo “Metabolismo de Carbohidratos” del Instituto de Agrobiotecnología de Navarra han demostrado que hojas del mutante pgi1-2 sin actividad pPGI (a) acumulan en las células del mesófilo un 10% del almidón que poseen las hojas de una planta salvaje (WT), (b) poseen niveles WT de la molécula precursora del almidón, el ADP-glucosa, y (c) poseen una reducida capacidad fotosintética y una elevada actividad degradadora de almidón. En este trabajo nos planteamos producir y caracterizar un doble mutante pgi1-2/sex1 incapaz de degradar almidón. El rationale de esta aproximación experimental es que si el mutante pgi1-2 es capaz de acumular almidón en las células del mesófilo, las hojas del doble mutante pgi1-2/sex1 deberían acumular más almidón que las hojas pgi1-2, dado que el alelo sex1 impide que se degrade el almidón. Los resultados obtenidos en este trabajo (a) apoyan aún más la idea de que las células del mesófilo del mutante pgi1-2 acumulan almidón, y (b) soportan la existencia de importantes vía(s) alternativa(s) de síntesis de almidón diferentes a la vía clásica.

It is widely assumed that the whole starch biosynthetic process occurring in leaf mesophyll cells resides exclusively in the chloroplast. According to this view, the transitory starch is considered the end product of a metabolic pathway involving in the plastid phosphoglucomutase enzymes (pPGM), ADP-glucose pyrophosphorylase (AGP) and starch synthase (SS) that is linked to the Calvin-Benson cycle by means of the plastid phosphoglucose isomerase (pPGI). The pgi1-2 mutant is a null mutant of pPGI by insertion of a T-DNA. Given that (a) leaves of this mutant have 10% of WT starch, (b) starch is accumulated in mesophyll cells, and (c) pgi1-2 possesses WT levels of the starch precursor molecule, ADP- glucose, in this work I carried out the characterization of the pgi1-2/sex1 double mutant. The rationale behind this experimental approach was that, if pgi1-2 mesophyll cells do indeed accumulate starch, pgi1-2/sex1 leaves should accumulated more starch than pgi1-2, since sex1 mutation impedes -amylase-mediated starch breakdown. The overall data (a) showed that mesophyll cells of pPGI null mutants are able to accumulate starch, and (b) supported the occurrence of important starch biosynthetic pathway (s) alternative (s) to the classic pathway.