Resumen de Estudio de la homeostasis de fe y mn en plantas mediante aproximaciones proteómicas
El Fe y el Mn están clasificados como micronutrientes que participan en funciones esenciales para el desarrollo y crecimiento de las plantas. El organismo no puede crecer sin un suministro adecuado de estos metales, pero por otro lado, si los niveles de exposición son demasiado elevados pueden resultar potencialmente tóxicos. El rango de concentraciones considerado fisiológico para los metales esenciales es muy estrecho y varía en función de la especie, el tejido y las condiciones de crecimiento. El conjunto de mecanismos implicados en el mantenimiento de los niveles adecuados de estos nutrientes es lo que se conoce como homeostasis. Desde un punto de vista fisiológico, la homeostasis de metales requiere la coordinación a nivel de toda la planta de los mecanismos de adquisición en la raíz, translocación a la parte aérea, almacenamiento y su posterior removilización a órganos sumidero. En la regulación de la homeostasis el sistema vascular juega un papel fundamental puesto que participa en la traslocación via xilema, en la removilización via floema y en la distribución y almacenamiento via apoplasto.
Cuando este equilibrio se pierde, se producen pérdidas en la productividad causadas por disminuciones tanto en rendimiento como en la calidad de los cultivos que conllevan un alto impacto económico al generar productos con menor valor comercial y nutricional e incrementa los costes en el manejo del cultivo. La disponibilidad de ambos metales en la corteza terrestre depende del pH y las características redox del suelo, de forma que cuando el pH del suelo es elevado ambos metales se encuentran en formas con niveles de solubilidad mínimos que resultan difícilmente asimilables por las plantas. El 30% de los suelos cultivables presentan un pH elevado, indicando que la deficiencia de de estos metales resulta uno de los factores limitantes en el área mediterránea, en cultivos en el centro de Asia, el medio oeste de estados unidos o el sur de Australia. Por otro lado, en el caso del Mn, la cantidad del metal asimilable por las plantas aumenta considerablemente conforme el pH disminuye, de forma que en suelos con pH ácido puede llegar a resultar tóxico. Las actividades antropogénicas, como las actividades mineras y los residuos de incineración o de procesos industriales, han provocado el enriquecimiento en metales del medio ambiente, originándose una acumulación de 100 a 1.000 veces más alta en relación con su proporción natural en la corteza terrestre. La toxicidad de Mn supone un problema agronómico cada vez más común y es prevalentes en zonas del norte de Europa y Asia, el norte de EEUU y Canadá, gran parte de sudamérica o en algunas zonas de Australia.
Aunque la información de la homeostasis en metales ha aumentado en los últimos años, todavía hay muchos interrogantes al respecto. Por ello, la proteómica puede resultar una herramienta muy útil a la hora de identificar y caracterizar nuevas proteínas que participan en la homeostasis de metales. El estrés por Fe ha sido más estudiado desde un punto de vista proteómico que el estrés por Mn. Los primeros estudios sobre Fe fueron en tejidos vegetales completos como la raíz y las hojas, y aún hoy en día los trabajos en estos tejidos son mayoritarios. En el caso del Mn, los trabajos publicados hasta el momento a nivel de proteoma se han centrado en plantas con características hiperacumuladoras o en estudios en hoja. Sin embargo, el análisis de subproteomas, entre los que se incluyen los fluidos de la planta, que resultan cruciales para el entendimiento de la homeostasis de estos metales, resultan todavía limitados.
Con estos antecedentes el objetivo general de esta Tesis Doctoral ha sido incrementar el conocimiento existente acerca de los efectos que causan las deficiencias de Fe y Mn y la toxicidad por Mn en los proteomas vegetales implicados en la absorción (raíz) y el transporte (savias de xilema y floema y fluido apoplástico) de estos nutrientes mediante la aplicación de aproximaciones proteómicas. El uso de la proteómica diferencial en estos estreses y subproteomas puede proporcionar información sobre los procesos de adaptación de las plantas, así como apuntar hacia posibles estrategias para combatirlos. Además, el uso de técnicas de proteómica clásicas (2-DE) y avanzadas (“shotgun proteomics”) permite llevar a cabo la comparación entre técnicas y establecer las ventajas y limitaciones de ambas en el análisis de estos proteomas.
