Brassinosteroid-mediated drought tolerance in Arabidopsis thaliana and translation to Sorghum bicolor

Resumen

La presente tesis doctoral revela nuevos mecanismos del receptor de brasinoesteroides BRI1-LIKE 3 (BRL3) y sus actores moleculares aguas abajo en la adaptación al estrés abiótico en Arabidopsis thaliana. Además, reporta un avance significativo en la transformación genética de Sorghum bicolor, conduciendo al desarrollo de cultivares mejor adaptados al estrés por sequía._x000D_ Los brasinoesteroides, hormonas esteroides esenciales en plantas, son percibidos por receptores quinasa con repeticiones enriquecidas en leucina en la membrana plasmática, con BRASSINOSTEROID INSENSITIVE 1 (BRI1) impulsando la elongación y el crecimiento celular desde las capas celulares exteriores y BRL3 regulando la adaptación al estrés por sequía y temperatura desde los tejidos vasculares. A través de un enfoque interdisciplinario que abarca biología molecular, genética, biotecnología, bioquímica, fisiología y bioinformática, esta tesis descifra la regulación transcripcional de BRL3 bajo estrés abiótico y sus factores de transcripción aguas abajo que modulan la tolerancia al estrés por sequía en Arabidopsis thaliana._x000D_ Los hallazgos clave incluyen la caracterización de los factores de transcripción CLASS III HOMEODOMAIN-LEUCINE ZIPPER (HD-Zip III) en la regulación de la expresión vascular de BRL3 y el descubrimiento de nuevos roles para los factores de transcripción MYB MYB96 (AT5G62470), MYB305 (AT3G24310) y el factor de transcripción HD-Zip II HAT9 (AT2G22800) como actores críticos en la señalización mediada por BRL3 vascular a través de BRASSINAZOLE RESISTANT 1 (BZR1) para controlar la adaptación de la planta al estrés abiótico._x000D_ En esta tesis doctoral, el trabajo traslacional de estos hallazgos a Sorghum bicolor, un cereal de gran importancia agronómica demuestra que la modulación de la señalización de brasinoesteroides puede mejorar la tolerancia al estrés abiótico en cultivos. Empleando transcriptómica, metabolómica y ensayos fisiológicos de mutagénesis no dirigida del receptor BRI1 de Sorghum, el estudio revela a BRI1 como un regulador negativo del estrés por sequía, afectando principalmente la vía de los fenilpropanoides, involucrada en la síntesis de lignina y flavonoides. Además, la tesis establece un protocolo de transformación altamente eficiente mediado por Agrobacterium para Sorghum bicolor, aprovechando reguladores morfogénicos y un sistema de vector ternario, superando por primera vez la dificultad de la transformación genética en sorgo en laboratorios académicos europeos. Este avance permitió la generación de plantas transgénicas que aumentan los niveles del receptor BRL3 en Sorghum bicolor, resultando en plantas mejor adaptadas al estrés por sequía mediante la alteración de la epinastia foliar._x000D_ En general, esta disertación no solo descifra nuevos componentes de la señalización mediada por BRL3 en la tolerancia al estrés por sequía, sino que también allana el camino para crear cultivos inteligentes mejor adaptados al cambio climático, destacando el potencial de la modulación de la señalización de brasinoesteroides y las técnicas avanzadas de transformación genética en la mejora de cultivos.

Fecha de lectura	12 sept 2024
Idioma original	Inglés
Supervisor	Ana Isabel Caño Delgado (Director/a)