Relevancia del estado redox cloroplástico en el desarrollo foliar

El objetivo del presente trabajo de Tesis es analizar el impacto del estado redox de los cloroplastos en procesos clave como el desarrollo foliar, la respuesta al estrés oxidativo, y la señalización retrógrada. Con este propósito, se adoptó como estrategia general la introducción de un gen proveniente de cianobacterias, ausente en plantas superiores, en diferentes especies vegetales. En este contexto, se emplearon las especies Arabidopsis (Arabidopsis thaliana), maíz (Zea mays) y tabaco (Nicotiana tabacum) que expresaban una flavodoxina (Fld) de Anabaena en cloroplastos. Estudios previos han demostrado que Fld actúa como un antioxidante general en los cloroplastos de líneas transgénicas, detoxificando las especies reactivas del oxígeno (EROs) generadas a nivel de la cadena fotosintética de transporte de electrones (CFTE), al aceptar electrones a nivel del fotosistema I de modo análogo a ferredoxina. En Arabidopsis, se investigó el efecto de esta flavoproteína en el desarrollo foliar y la respuesta al estrés. Estudios previos evidenciaron que la expresión de Fld confiere una mayor tolerancia a condiciones adversas, aunque este fenotipo conlleva una reducción en el tamaño foliar cuando la flavoproteína es expresada de manera constitutiva. Utilizando promotores inducibles para la expresión de Fld, pudimos demostrar en el presente trabajo de Tesis que Fld induce este fenotipo cuando su expresión ocurre durante la fase de expansión tardía del desarrollo foliar. Adicionalmente, se observó que la mayor tolerancia al estrés podría estar relacionada con la expresión de Fld en la etapa de proliferación celular. Adicionalmente, se investigó la importancia del estado redox de los cloroplastos dimórficos del maíz, una especie C4, en la tolerancia al estrés abiótico. Los resultados indicaron que la introducción de Fld en los cloroplastos de las células del mesófilo confiere una ventaja adaptativa bajo condiciones de sequía y estrés oxidativo. Sin embargo, la expresión de la flavoproteína en los cloroplastos de la vaina vascular no sólo no produjo beneficio alguno, sino que además aumentó la sensibilidad al estrés en estas líneas transgénicas. Por último, se analizó el impacto de los cambios en el estado redox de los cloroplastos sobre la señalización retrógrada durante episodios de estrés biótico en plantas de tabaco. Los resultados mostraron que la luz desempeña un papel fundamental durante la progresión de la infección, y que, bajo estas condiciones la expresión de Fld atenúa las lesiones provocadas por los patógenos. Además, las plantas transgénicas mostraron una reducción en la señalización retrógrada cloroplasto-núcleo, posiblemente debido a la menor presión de estrés percibida por las mismas. En resumen, el uso de flavodoxina como herramienta permitió establecer que el estado redox cloroplástico tiene la capacidad de influir en diversos procesos celulares clave en las plantas. Estos hallazgos no solo aportan valiosa información para la investigación científica, sino que también podrían aplicarse en estrategias de mejoramiento de cultivos con una respuesta optimizada frente a condiciones ambientales adversas.