Descubrimiento de una estrategia para mejora de la eficiencia del uso del Nitrógeno en tomate

Un trabajo, muestra por primera vez un análisis detallado de la función del factor CDF3 en la regulación de la respuesta a limitación de nitrógeno en la planta modelo Arabidopsis y en tomate y proporciona nuevos conocimientos sobre los mecanismos de regulación y su relación con el metabolismo del Carbono.

El nitrógeno (N) es un macronutriente esencial para las plantas y su disponibilidad en el suelo es un factor crucial para el crecimiento y la productividad de los cultivos. El nitrato (NO3) es la principal fuente de nitrógeno inorgánico para las plantas terrestres.

La aplicación de fertilizantes nitrogenados (N) ha mejorado el rendimiento de los cultivos de forma global durante las últimas décadas. Sin embargo, como las plantas aprovechan una pequeña proporción de los mismos, promueven impactos muy negativos en el medio ambiente y la salud humana. Por lo tanto, se necesitan con urgencia nuevas soluciones y estrategias para aumentar simultáneamente el rendimiento de los cultivos mientras se mantiene o preferiblemente se reduce el N aplicado para maximizar la eficiencia del uso de nitrógeno (NUE) de los cultivos.   

La NUE es un carácter muy complejo que depende de múltiples aspectos como la absorción, translocación, asimilación y re-movilización de N, y por lo tanto está gobernado por múltiples factores genéticos y ambientales. Desde el neolítico, la mayoría de los cultivos se han mejorado partiendo de especies salvajes (domesticación), esencialmente atendiendo a caracteres como tamaño y calidad de fruto/ semilla, estructura de la planta etc., pero sin reparar en su eficiencia en el uso de nutrientes. Es por tanto urgente una nueva evolución (nueva revolución verde) en los programas mejora de los cultivos para que sean más eficientes y respetuosos con el medio ambiente. 

Un trabajo recientemente publicado en la revista Frontiers in Plant Science, resultado de una investigación colaborativa en la que han participado científicos de las Universidades Austral de Chile (Javier Canales), Ciencias Agronómicas de Suecia, Uppsala (Martin Weih), Politécnica de Valencia (Rosa Victoria Molina, Begoña Renau, Sergio G. Nebauer) Universidad del País Vasco (Daniel Marino), Politécnica de Madrid (Jesús Vicente) y del INIA (Laura Carrillo, Yang Lu, José Domínguez, Joaquín Medina), ha permitido llevar a cabo un amplio análisis multidisciplinar, que incluye tanto estudios moleculares como  fisiológicos en los que se ha analizado el papel de factores tipo CDF en la respuesta a la limitación nutricional.  

Hasta ahora se han identificado un número limitado factores de transcripción (TF) implicados en la regulación de la expresión génica y la señalización por Nitrato en plantas. En este trabajo se estudia el papel que juega el factor transcripcional tipo DOF (CDF3) en Arabidopsis y se analiza su función en tomate.

Los resultados proporcionan nuevos datos de cómo las plantas responden a limitación de N. Además se ha identificado un grupo de factores reguladores que pueden tener un papel central en el control de la expresión de los genes involucrados en la asimilación de nitrógeno y carbono en tomate y que permiten desarrollar nuevas estrategias para la mejora de la NUE y la productividad

Más información:

José Domínguez-Figueroa, Laura Carrillo, Begoña Renau-Morata, Lu Yang, Rosa-V Molina, Daniel Marino, Javier Canales, Martin Weih, Jesús Vicente-Carbajosa, Sergio G. Nebauer, Joaquín Medina. (2020). The Arabidopsis transcription factor CDF3 is involved in nitrogen responses and improves nitrogen use efficiency in tomato. Front. Plant Sci. doi: 10.3389/fpls.2020.601558

Javier Canales, Felipe Uribe, Carlos Henríquez-Valencia, Carlos Lovazzano, Joaquín Medina, Elena A. Vidal (2020). Transcriptomic analysis at organ and time scale reveals gene regulatory networks controlling the sulfate starvation response of Solanum lycopersicum. BMC plant Biology. DOI 10.21203/rs.3.rs-31412/v3

The targeted overexpression of SlCDF4 in the fruit enhances tomato size and yield involving gibberellin signaling. (2020) Begoña Renau-Morata, Laura Carrillo, Jaime Cebolla Cornejo, Rosa Victoria Molina, Raúl Martí, José Domínguez-Figueroa, Jesús Vicente-Carbajosa, Joaquín Medina & Sergio G. Nebauer. Scientific reports. DOI: 10.1038/s41598-020-67537-x

Renau-Morata, B., Carrillo, L., Dominguez-Figueroa, J., Vicente-Carbajosa, J., Molina, R.V., G. Nebauer, S., Medina, J. 2020. CDF transcription factors: plant regulators to deal with extreme environmental conditions. Journal of Experimental Botany. DOI: 10.1093/jxb/eraa088

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