Fijación simbiótica de nitrógeno: antioxidantes, estrés abiótico y senescencia en nódulos de leguminosas modelo y de interés agronómico.

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Descripción: Los nódulos de las leguminosas son órganos únicos de las plantas que fijan nitrógeno atmosférico y que se forman como resultado de un complejo intercambio de señales moleculares entre los rizobios del suelo y las células de las raíces. La fijación simbiótica de nitrógeno es un proceso con importantes ventajas respecto a la fertilización química en términos económicos y ambientales. Sin embargo, la fijación de nitrógeno esta limitada por la duración funcional del nódulo y por las condiciones ambientales adversas. Dicha limitación esta relacionada, al menos en parte, con el daño oxidativo de los componentes nodulares, como resultado de un aumento en la producción de las especies reactivas de oxigeno y/o de una disminución de las defensas antioxidantes. A pesar de la importancia de la fijación simbiótica de nitrógeno en la agricultura, se ha hecho un esfuerzo relativamente pequeño en la identificación de los mecanismos involucrados en la senescencia natural (envejecimiento) e inducida por estrés en los nódulos. Los antioxidantes previenen la toxicidad de las especies reactivas de oxigeno y nitrógeno, al tiempo que mantienen sus concentraciones a niveles fisiológicos para permitir que actúen en funciones vitales tales como el crecimiento y señalización de estrés en las plantas. En este proyecto, combinando técnicas fisiológicas, bioquímicas y moleculares, nos proponemos tres objetivos: (a) caracterizar funcionalmente enzimas antioxidantes de los nódulos (glutation peroxidasas y peroxirredoxinas), que presumiblemente responden a condiciones de estrés; (b) identificar los mecanismos de regulación de enzimas antioxidantes de los nódulos (superoxido dismutasas, enzimas del metabolismo de ascorbato y glutation) durante el desarrollo y la senescencia, así como en condiciones de estrés abiótico; y (c) determinar si tiene lugar un estrés nitrosativo en los nódulos, mediante la identificación de proteínas nitradas y la inmunolocalización de nitrotirosina como marcadores bioquímicos. Con el fin de cumplir los objetivos en el periodo de vigencia del proyecto, nos centraremos en la parte vegetal de la simbiosis y no en los bacteroides. Como material vegetal, utilizaremos phaseolus vulgaris (judía), una leguminosa de gran interés agronómico que resulta además optima para el análisis bioquímico de los nódulos, y lotus japonicus, una leguminosa forrajera que ha sido propuesta como modelo para el análisis molecular, y cuya información genética será muy valiosa para estudiar algunos genes antioxidantes de judía. Ambas especies producen nódulos de tipo determinado y son utilizadas habitualmente en nuestro laboratorio. Asimismo, emplearemos dos tipos de estrés abiótico, salinidad y metales pesados, de importancia para la agricultura y el medio ambiente. Las conclusiones del proyecto servirán para profundizar en nuestro conocimiento sobre la regulación de la fijación de nitrógeno y sobre los antioxidantes de las plantas, y tendrán aplicaciones en agricultura, fisiología del estrés y fitorremediación.

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