Análisis proteómico de Amaranto (Amaranthus hypochondriacus) bajo estrés por sequía.

Abstract

"La sequía es uno de los principales factores que limitan la productividad agrícola mundial, las pérdidas originadas por sequía en cultivos de importancia económica son superiores a las provocadas por cualquier otro factor biótico o abiótico. La exposición de las plantas a ambientes con limitación de agua desencadena cambios fisiológicos regidos por la expresión de diferentes grupos de genes y proteínas cuya actividad ayuda a las plantas a tolerar condiciones ambientales adversas. Es necesario identificar los genes y proteínas que controlan la respuesta al estrés en cultivos de importancia económica para facilitar su mejoramiento biotecnológico a fin de obtener cultivos tolerantes y mejores rendimientos de las cosechas. El amaranto es un cultivo con gran potencial pues además de ser rico en proteínas y compuestos nutracéuticos, puede crecer en condiciones de poca agua y altas temperaturas, lo que lo convierte en un buen modelo para estudiar la tolerancia a sequía y estrés salino. El empleo de las herramientas moleculares ha contribuido al entendimiento de la percepción y transducción de señales en respuesta al estrés. El estudio de los mecanismos de respuesta al estrés en plantas mediante el enfoque proteómico es una herramienta más de la biología molecular que puede contribuir a identificar genes y rutas metabólicas que son cruciales para la tolerancia y la respuesta al estrés. En este trabajo se evaluó mediante electroforesis bidimensional (2-DE) los patrones de proteínas en hoja y raíz de plantas de amaranto sometidas a sequía. El análisis cuantitativo de los geles 2-DE permitió detectar incrementos y disminuciones en la concentración de proteínas tras el tratamiento aplicado, cuarenta y dos de estas proteínas se analizaron mediante espectrometría de masas. Lo cual mostró que las proteínas sobre-expresadas están relacionadas con la señalización en respuesta al estrés, eliminación de especies reactivas de oxígeno, síntesis de osmolitos, mantenimiento del correcto plegamiento y degradación de proteínas. Mientras que las proteínas que disminuyeron su concentración están relacionadas con daño al aparato fotosintético, disminución de la síntesis de lignina y disminución de la actividad de la glucólisis y el ciclo del ácido cítrico."

"Drought is one of the most important factors limiting the agricultural yield worldwide, losses by drought on important crops are higher than those occurred by any other biotic or abiotic stressing factor. Plant exposition to water limited environments leads physiological changes governed by the expression of different kinds of proteins and genes whose activity helps plants to tolerate adverse environmental conditions. It is necessary to identify the proteins controlling stress response on economical importance crops to facilitate its biotechnological improvement to obtain higher yields and better tolerant crops. Amaranth is a rediscovered crop with high potential, produces seeds with high content of proteins and is rich in nutraceutic compounds. It can grow at high temperatures with little quantity of water and is a good model for drought and salt stress studies. The usage of molecular tools has contributed to understand the perception and signal transduction in stress response. Proteomic analysis is a molecular biology tool that offers a new approach to discovering genes and molecular pathways related to stress responsiveness and tolerance. In this work, differential protein response in amaranth roots and leaves under severe drought stress was evaluated by two dimensional polyacrilamyde gel electrophoresis (2-DE). Quantitative analysis of the 2-DE gels spots made possible the identification of up and down-regulated proteins in response to severe drought. Forty two protein spots were analyzed by mass spectrometry. Identification of drought responsive proteins shows that up-regulated proteins are related with signaling, elimination of reactive oxygen species, osmolites synthesis and protein folding and degradation. Diminished responsive proteins to severe drought stress were related to photosynthetic damage, decrease in lignin synthesis and decrease in glucolysis and citric acid cycle activity."