Análisis sistémico de la respuesta al estrés por radiación uv en pinus radiata d. Don

Los bosques naturales y las plantaciones forestales tienen una gran relevancia tanto economica, ya que son fuente de materias primas para industrias de diversa indole, como ecologica, pues representan el 82% de la biomasa continental y suponen el 50% de la biodiversidad terrestre. La demanda de productos procedentes de los bosques y plantaciones aumenta a una tasa que es aproximadamente el doble de la tasa de crecimiento de la poblacion. Ademas, la disponibilidad de suelo para el cultivo se esta reduciendo de manera dramatica. Por lo tanto, incrementar la produccion forestal de una manera sostenible es, actualmente, uno de los principales desafios en el campo de las ciencias forestales. En este sentido, la utilizacion de arboles de crecimiento rapido y resistentes al estres, asi como con caracteristicas deseadas por la industria, como Pinus radiata, ha sido la estrategia elegida. La salud y, en consecuencia, la productividad de las plantaciones depende, en gran medida, de factores ambientales. De entre ellos, la radiacion UV esta entre los mas relevantes por los aumentos que se esperan a nivel de la corteza terrestre para el futuro a medio plazo. Ademas, a diferencia de otros factores estresantes, como la sequia o las temperaturas elevadas, no ha sido objeto de tan numerosos estudios. Por lo tanto, estudiar los mecanismos que median la respuesta y la adaptacion al estres por radiacion UV en una especie de alto interes ecologico y economico como Pinus radiata, es necesario. La radiacion UV tiene efectos daninos sobre las plantas. La radiacion UV dana el ADN, las proteinas, especialmente las que conforman la maquinaria fotosintetica, y las membranas, estimula el metabolismo secundario y afecta el crecimiento y el desarrollo vegetales. En definitiva, desencadena una respuesta de fotoproteccion, que implica una reorganizacion compleja y coordinada del metabolismo de la planta. A pesar de este conocimiento, esta respuesta sistemica dista mucho de ser comprendida totalmente. Por lo tanto, el estudio de la respuesta al estres por radiacion UV mediante un enfoque de biologia de sistemas es la mejor opcion. En este contexto, el objetivo principal de esta tesis es determinar los principales mecanismos de respuesta al estres por radiacion UV en Pinus radiata empleando un enfoque integrador de biologia de sistemas y aplicando dosis de radiacion UV similares a las esperadas en el futuro cercano con el fin de proveer biomarcadores fiables y utiles para la seleccion de arboles mas resistentes al mismo. En lo referente a la metodologia, se han empleado tecnicas punteras de espectrometria de masas para los analisis “omicos”. En esta tesis se describen los efectos del estres por radiacion UV sobre la fisiologia de la planta, los proteomas total y nuclear y el metaboloma. No obstante, la integracion de los datos mediante diferentes analisis multivariantes, permitio ir mas alla y determinar aquellos mecanismos mas relevantes, asi como proponer una serie de biomarcadores, los cuales pueden ser utiles para la seleccion de arboles mas resistentes al estres por radiacion UV. En este sentido, la CHLOROPLASTIC SENSOR KINASE (CSK) se considero el mas interesante para la realizacion de estudios funcionales. Para dichos estudios se utilizaron mutantes de Arabidopsis como herramienta y en ellos se confirmo la relevancia de CSK en la resistencia al estres UV. Ademas, los ensayos de estres oxidativo realizados, junto con el analisis de los fotosistemas de esos mutantes mediante 2-DE, y la interaccion encontrada entre CSK y el factor SIG5, sugieren que CSK regula la expresion de genes del fotosistema II, siendo dicha regulacion dependiente del estado redox de la cadena de transporte de electrones de la fotosintesis. En conjunto, los resultados obtenidos apoyan la idoneidad y la potencia del enfoque utilizado en esta tesis para la identificacion de nuevos marcadores para la seleccion de arboles mas resistentes a la radiacion UV.