Plantas de cebada con las cistatinas HvCPI2 y HvCPI-4 silenciadas modifican la respuesta de las hojas a la sequía

La degradación y movilización proteica son características metabólicas asociadas al estrés abiótico, esenciales para el reciclaje de nutrientes y la supervivencia de la planta. La expresión de todos los miembros de la familia multigénica de cistatinas, inhibidores de las cisteín-proteasas C1A, en respuesta a la limitación de agua ha demostrado que solo responden los genes Icy2 y Icy4 (cistatinas HvCPI-2 y HvCPI4).

Mediante la tecnología de microRNAs artificiales se han generado líneas silenciadas para estos genes y se han obtenido fenotipos stay-green (siempre verdes) cuando se silencia la cistatina 2, además de cierta tolerancia a la sequía.

También se ha visto un efecto de compensación en la expresión de los dos genes en las líneas silenciadas que demuestran una función cooperativa, y se han observado diferencias en los patrones proteolíticos y alteraciones en la expresión de potenciales proteasas dianas, en particular HvPap-1, HvPap-12 and HvPap-16, bajo condiciones de estrés hídrico. Análisis metabólicos han mostrado alteraciones en la acumulación de ciertos metabolitos. Estos datos sustentan las posibilidades de usar estos genes y esta tecnología en la mejora de cultivos en el actual escenario de cambio climático.

Publicación Original:

Velasco-Arroyo B, Diaz-Mendoza M, Gomez-Sanchez A, Moreno-Garcia B, Santamaria ME, Torija-Bonilla M, Hensel G, Kumlehn J, Martinez M, Diaz I. 2018. "Silencing barley cystatins HvCPI-2 and HvCPI-4 specifically modifies leaf responses to drought stress". Plant Cell Environ. DOI: 10.1111/pce.13178".

Imagen: Phenotypes and time course of biochemical and physiological parameters of H. vulgare Golden Promise barley plants along natural growth process (4-14 weeks). Patterns of total chlorophyll (green line) and protein content (pink line), stomata conductance (orange line)
and proteolytic activities (blue line) measured in leaves are indicated.