Uso combinado de isótopos estables y metabolómica para evaluar las respuestas de la alfalfa a sequía

Abstract

La respuesta de la alfalfa al estrés hídrico ha sido previamente estudiada tanto a nivel fisiológico (Irigoyen et al., 1992; Schubert et al., 1995; Zahran, 1999; Serraj et al., 1999) como bioquímico (Rubio et al., 2002; Naya et al., 2007). Aunque estos trabajos han contribuido enormemente al mejor conocimiento de algunos de los mecanismos implicados en la respuesta de estas plantas a la sequía, todavía quedan muchas incógnitas por resolver debido, en parte, a la dificultad de estudiar el metabolismo del nódulo y su interacción con la planta in vivo. Esta dificultad está ciertamente asociada a la falta de técnicas que permitan estudiar directamente los flujos de metabolitos en el sistema planta-nódulo. Recientemente, avances tecnológicos en el campo de la espectrometría de masas (MS) han permitido un análisis más completo de los metabolitos en leguminosas como Lotus japonicus (Colebatch et al., 2004; Desbrosses et al., 2005) o Medicago truncatula (Baier et al., 2007; Larrainzar et al., 2009). Sin embargo, hasta la fecha la escasez de publicaciones detallando el perfil metabólico de la alfalfa es remarcable (Barsch et al., 2006), especialmente en condiciones de estrés hídrico.

En el Capítulo 1 de la presente Tesis observamos cómo cambios en la fisiología de la planta se podían explicar mediante cambios metabólicos que eran a su vez consecuencia de cambios en la expresión de proteínas. Para estudiar estos cambios metabólicos a nivel de aminoácidos libres somos pioneros en el desarrollo de, una técnica que combina el doble marcaje con isótopos estables (12C y 15N) y el análisis sucesivo mediante GC/C/IRMS de los aminoácidos doblemente marcados (Capítulo 2). Una vez puesta a punto dicha metodología procedimos a su aplicación en el sistema planta-nódulo (Capítulo 3) y al efecto del estrés hídrico sobre dicho sistema (Capítulo 4). Además, otro aspecto metodológico novedoso de la presente Tesis que también se aborda en el Capítulo 4 es el estudio del el perfil metabólico de hojas, raíces y nódulos mediante GC-TOFMS, con el objetivo de profundizar al máximo en los cambios metabólicos producidos por el estrés hídrico.

Los resultados de la presente Tesis ilustran el uso de isótopos estables como trazadores en del metabolismo, especialmente de los flujos de aminoácidos, entre los diferentes órganos de la alfalfa y en condiciones control o plantas sometidas a un estrés hídrico.