Mejora en la tolerancia a la sequía de plantas con interés biotecnológico en zonas de secano

Abstract

En la presente tesis doctoral hemos estudiado la mejora a la tolerancia a la sequía de plantas con interés agrícola mediante herramientas biotecnológicas. A lo largo del presente trabajo se comprobó el efecto de una colección de bacterias xerotolerantes sobre plantas como inoculantes, para estudiar si existe una correlación entre el nivel de tolerancia a la falta de agua del microorganismo, con el nivel de protección frente a la sequía que transfiere el microorganismo a la planta. Para este estudio se analizó la capacidad de promover el crecimiento de las plantas por parte de los microorganismos en ausencia de estrés hídrico (su actividad como Bacterias Promotoras del Crecimiento de Plantas o BPCP), así como de protección de las mismas frente a la sequía (Bacterias Potenciadoras de la Tolerancia a Sequía o BPTS). Para este estudio se emplearon las cepas microbianas Microbacterium sp. 3J1, Arthrobacter koreensis 5J12A, Rhodococcus sp. 4J2A2, Leucobacter sp. 4J7B1 y Arthrobacter siccitolerans 4J27, por presentar una elevada supervivencia a la desecación de más del 20%. Para evaluar los efectos de promoción del crecimiento de plantas y de protección de estas plantas contra la sequía sobre distintas especies vegetales se emplearon plantas de pimiento (Capsicum annuum var. annuum), tomate (Solamun lycopersicum), maíz (Zea mais) y soja (Glycine max). Así mismo, se identificaron las cepas taxonómicamente más cercanas a aquellas que mayor protección contra la sequía sobre las plantas generaban y se estudió de nuevo si existía una correlación entre aquellas cepas más tolerantes a la sequía con aquellas que más protegían a las plantas contra la falta de agua. Por último, se realizó un estudio bioquímico del perfil de moléculas implicadas en procesos de fitoprotección frente a la sequía por parte de microorganismos (trehalosa, actividades superóxido dismutasa y catalasa, ácido indolacético, ácido abscísico y otras fitohormonas) para identificar si existe una correlación entre la producción de las mismas y los efectos observados en las plantas. Posteriormente se estudiaron los mecanismos moleculares por los que las plantas inoculadas con Microbacterium sp. 3J1 alcanzaron un elevado grado de promoción en su crecimiento y resistencia frente a la sequía. Este estudio se realizó mediante análisis proteómico y metabolómico. De entre las cuatro especies vegetales estudiadas en el capítulo anterior, seleccionamos la planta de pimiento como modelo tanto por contar con amplia difusión en la literatura científica en proteómica y metabolómica, como por contar con su genoma completamente secuenciado y accesible.