Salinidad y trigo duro: Firmas isotópicas, actividad enzimática y expresión génica

La salinidad y el estres hidrico son los factores mas importantes que limitan la produccion de trigo duro, sobre todo en regiones aridas y semiaridas, como la region Mediterranea. El trigo duro es uno de los principales cultivos en el sur y este de la Cuenca Mediterranea, donde se cultiva frecuentemente en condiciones de secano y si es posible con riego deficitario, a menudo con agua de poca calidad, que junto a una elevada evapotranspiracion, puede provocar una progresiva salinizacion del terreno. En este sentido, la mejora genetica de trigo duro para una mejor adaptacion a estas condiciones de estres es una de las pocas alternativas viables. El objetivo general de esta Tesis es estudiar las bases fisiologicas y moleculares de las diferencias genotipicas en crecimiento potencial y tolerancia a la salinidad y el estres hidrico. En un primer estudio (Experimento 1) publicado en “Functional Plant Biology” se investigo que criterio fenotipico de seleccion era el mas adecuado para seleccionar genotipos de trigo duro que crecieran mejor en condiciones de salinidad continuada. De esta forma se determino la importancia de los isotopos estables como criterios eficientes para seleccionar genotipos tolerantes y susceptibles a la salinidad. Posteriormente, se realizo un segundo estudio (Experimento 2) donde se evaluo el efecto de la salinidad en la composicion isotopica del carbono (? 13C) y el nitrogeno (? 15N) de genotipos de trigo duro y de dos amfiploides (un tritordeo y un triticale). Este trabajo esta publicado en la revista “Journal of Experimental Botany”. En este segundo ensayo, la salinidad se aplico durante la floracion y el llenado del grano durante unas pocas semanas. Los resultados de este trabajo representaron la puesta a punto del estudio del comportamiento fisiologico del trigo duro durante la fase reproductiva y bajo diferentes combinaciones de salinidad y riego. Como continuacion de los dos Experimentos (1 y 2) y en vista de los resultados obtenidos en el uso de las firmas isotopicas como criterio de evaluacion bajo condiciones salinas, se planteo evaluar el uso combinado de la composicion isotopica del carbono (? 13C), oxigeno (? 18O) y el nitrogeno (? 15N) en materia seca para observar las respuestas genotipicas de plantas de trigo duro sometidas a diferentes combinaciones de salinidad. Como contribucion original, se elaboro un modelo conceptual de las tres firmas isotopicas juntas (? 13C, ? 18O, ? 15N) junto con caracteristicas del metabolismo nitrogenado para explicar las diferencias genotipicas en tolerancia a distintas condiciones de salinidad y estres hidrico. Tambien se evaluaron las caracteristicas fotosinteticas en relacion con las firmas isotopicas y las actividades de enzimas clave del metabolismo nitrogenado. (Trabajo Publicado en la revista “New Phytologist”). Ademas de los resultados anteriores obtenidos, en esta Tesis se comparo la eficiencia de las firmas isotopicas del carbono, oxigeno y nitrogeno mediante dos vias: muestras de materia seca y muestras de fraccion soluble en genotipos de trigo duro para la evaluacion de diferencias genotipicas en tolerancia a diferentes condiciones de salinidad y regimenes hidricos. Posteriormente se analizo la respuesta genetica de plantas de trigo duro a la salinidad evaluando el nivel de transcripcion de genes especificos asociados a tolerancia a salinidad y estres hidrico, junto a otros que codifican para enzimas claves del metabolismo nitrogenado. Tambien se han estudiado las relaciones entre estas tasas de transcripcion, las diferencias genotipicas en crecimiento, firmas isotopicas y actividades de enzimas del metabolismo nitrogenado. El trabajo ha mostrado la eficacia de los isotopos estables de carbono y del nitrogeno como herramientas de evaluacion de la respuesta del trigo duro frente a la salinidad.