Aplicación de técnicas de genómica funcional a la caracterización de la respuesta al estrés hídrico y a inoculación de micorrizas de especies de Pinus spp. del polígono forestal de la Chianga- Huambo, Angola

Abstract

En Angola fueron varias las especies de Pinus introducidas durante la época colonial, principalmente en la Meseta Central, que de ser explotadas de forma sostenible podrían contribuir al desarrollo económico, social y ambiental del país. El conocimiento sobre la variabilidad genética de estas especies, relacionado con su capacidad para responder a factores abióticos (déficit hídrico), así como a estrategias para mejorar su adaptación a las condiciones climáticas fueron los principales objetivos de esta Tesis Doctoral. Se utilizaron como especies modelo Pinus patula y Pinus greggii por su adaptabilidad a las condiciones edafoclimáticas locales. El trabajo fue diseñado siguiendo una secuencia lógica para i) caracterizar las especies de trabajo, ii) identificar la respuesta a nivel fisiológico y molecular de las dos especies estudiadas y su influencia en la supervivencia y crecimiento en función de las condiciones de vivero, y iii) identificar la respuesta de una especie a micorrización en vivero. Todo ello, a través de análisis morfofisiológico y molecular, basado en el análisis por espectrometría de masa nLC LTQ Orbitrap. Los resultados muestran que existe poca variabilidad genética entre ambas especies, debido a la similitud de sus perfiles proteicos que no mostraron enriquecimiento en ninguna de las categorías (procesos biológicos, componentes celulares y función molecular), predominando las proteínas asociadas en la preparación de la semilla durante el proceso de germinación. Los resultados de la comparativa entre las dos especies en situaciones de estrés a nivel morfofisiológico mostraron que, en general, las plántulas de P. greggii fueron más tolerantes a la sequía que las plántulas de P. patula. A nivel molecular la expresión diferencial de proteínas fue mayoritaria en la simulación de la época seca comparada con la época lluviosa y en la especie P. greggii con respecto a la especie P. patula. En ambas especies, el estrés por sequía está relacionado con un aumento en el nivel de la expresión de proteínas en los procesos relacionados con el metabolismo, biosíntesis, organización celular, estímulos abióticos y expresión génica, mientras que por disminución de expresión en los procesos relacionados con la fotosíntesis y el crecimiento. La asociación simbiótica entre P. patula y el hongo ectomicorrícico Pisolitus tinctorius para mejorar su resistencia a sequía aumentó la supervivencia de la especie, incluso en condiciones de déficit hídrico, así como su tasa fotosintética. Los procesos biológicos sobreexpresados o subexpresados estaban presumiblemente relacionados con procesos de resistencia al déficit hídrico.

In Angola there were several species of Pinus introduced during the colonial era, mainly in the Central Plateau, which if exploited in a sustainable manner could contribute to the economic, social and environmental development of the country. The knowledge about the genetic variability of these species, related to their capacity to respond to abiotic factors (water stress), as well as to strategies to improve their adaptation to climatic conditions were the main objectives of this Thesis. Pinus patula and Pinus greggii were used as model species due to their adaptability to local edafoclimatic conditions. The work was designed following a logical sequence to i) characterize the species, ii) identify the physiological and molecular response of two species and their influence on survival and growth as a function of nursery conditions, and iii) identify the response of a species to mycorrhization in nursery. All this, through morphophysiological and molecular analysis, based on the analysis by mass spectrometry nLC LTQ Orbitrap. The results show that there isn´t a lot of genetic variability between both species, due to the similarity of their protein profiles that did not show enrichment in any of the categories (biological processes, cellular components and molecular function), predominating the proteins associated to the preparation of the seed during the germination process. The results of the comparison between the two species in situations of stress at morphophysiological level showed that, in general, P. greggii seedlings were more tolerant to drought than P. patula seedlings. At molecular level, the differential expression of proteins was majority in the simulation of the dry season compared with the rainy season and in the species P. greggii with respect to the species P. patula. In both species, drought stress is related to an increase in the level of protein expression in processes related to metabolism, biosynthesis, cell organization, abiotic stimuli and gene expression, while by decrease of expression in processes related to photosynthesis and growth. The symbiotic association between P. patula and the ectomycorrhizal fungus Pisolitus tinctorius to improve its resistance to drought increased the survival of the species, even under water deficit conditions, as well as its photosynthetic rate. Over- or under-expressed biological processes were presumably related to water-deficit resistance processes.