Caracterización de líneas de papaya (Carica papaya L.) transformadas genéticamente con el gen gltA de Pseudomonas aeruginosa que codifica para citrato sintasa / Fulgencio Alatorre Cobos

Tesis (Maestría en Ciencias y Biotecnología de Plantas) .-- Centro de Investigación Científica de Yucatán, 2005.

La papaya es una especie cuyo consumo en fresco y amplios usos en la medicina tradicional, industria farmacéutica y alimenticia, la situan como uno de los frutales más importantes de las zonas tropicales y subtropicales del mundo. No obstante, la productividad de su cultivo en dichas áreas está limitada por estreses abióticos como la deficiencia de fósforo. El fósforo es uno de los tres principales nutrimentos para las plantas, junto con el nitrógeno y el potasio. Sin embargo, la alta capacidad del fósforo para combinarse con ligandos orgánicos e inorgánicos del suelo provoca su fijación en formas no asimilables por las plantas, y se convierte así, en unas las principales limitantes para la productividad agrícola. Las especies vegetales han desarrollado un conjunto de mecanismos adaptativos para enfrentar el estrés por deficiencia de fósforo, los cuales incluyen cambios morfológicos, bioquímicos y fisiológicos mantener la homeostasis interna del nutrimento. Uno de los mecanismos más estudiados por su eficiencia para mejorar la toma de fósforo, a partir de formas insolubles, es la exudación de ácidos orgánicos hacia la rizósfera. Esta estrategia ha sido aprovechada por la ingeniería genética para sobreexpresar algunos genes que participan en las rutas biosintéticás de dichos compuestos, generando plantas genéticamente modificadas que incrementan su toma de fósforo en condiciones limitantes del elemento. Los resultados de la transformación genética de especies como arabidopsis, tabaco, maíz, canola y eucaliptos, con genes que codifican para citrato sintasa, involucrada en la síntesis de citrato, han dado robustez a esta estrategia para producir plantas más eficientes en la toma de fósforo. En el presente trabajo se analizaron los efectos de la transformación genética con gen g/fA de Pseudomonas aeruginosa, el cual codifica para la enzima citrato sintasa, sobre el crecimiento y fisiología de plantas de papaya modificadas genéticamente con dicho gen. Se partió de líneas de papaya presuntamente transformadas (TO), en estado de callo embriogénico, generadas mediante biobalística en trabajos previos. La presencia y herencia del gen g/fA fue detectada en plantas TO, mantenidas in vitro, y plantas TO y T1 establecidas en invernadero. En paralelo, se cuantificó la actividad de la enzima citrato sintasa, encontrando una actividad tres veces superior en dos líneas que contenían al transgen g/fA (líneas C11-35S y C30- 100 Ubi) respecto a controles sin dicho gen. La inducción en la secreción de ácidos orgánicos en especies sin transformar, como arroz, lupinus blanco y algunas de género Brassica, se ha calculado representa una inversión del 2-3 por ciento del peso seco de dichas plantas. La hipótesis para plantas genéticamente modificadas para incrementar la exudación de ácidos orgánicos como citrato o malato, es que en tales plantas, el desgaste energético por la exudación podría comprometer de manera notable el crecimiento por la mayor pérdida de carbono, especialmente en plantas con tasas de crecimiento elevado, como papaya. En nuestro trabajo la acumulación de biomasa no disminuyó descartando esta hipótesis. La acumulación de biomasa total y el contenido de fósforo total soluble en las dos líneas genéticamente modificadas, respecto a los controles, fue estadísticamente significativa, al menos en uno de los dos lotes de plantas establecidas en invernadero. La posible pérdida de carbono por exudación de citrato, lo cual no fue cuantificado en este trabajo, puede estar siendo compensada por una mayor fijación de carbono vía fotosíntesis, lo cual se halló en las dos líneas transformadas de papaya analizadas; la tasa fotosintética (Pn) fue superior en las primeras etapas de crecimiento ex vifro (60 días) en las líneas C11-35S y C30-100 Ubi, en comparación con los controles sin el gen g/fA codificante para citrato sintasa. Los incrementos en la Pn pudieran estar correlacionados con la presencia del transgen, al incrementarse la acumulación de fósforo en las plantas que poseen dicho transgen.