Modificaciones en el apoplasto durante la senescencia foliar

La distribución de nitrógeno (N) desde las hojas senescentes suplementa el metabolismo nitrogenado de las distintas partes de la planta, y es fundamental para la producción de semillas. El N se moviliza sistémicamente como aminoácidos (aa), que provienen de la degradación masiva de proteínas cloroplásticas durante la senescencia. Parte de esta degradación es extraplastidial e involucra vías intracelulares mediadas por SAVs (Senescence-associated vacuoles, tr: vacuolas asociadas a la senescencia) y por Autofagia, que participan en la lisis de proteínas y/o su transporte a la vacuola central, el compartimiento lítico final y reservorio de los aa liberados en la proteólisis. Los aa son exportados de la célula al espacio extracelular o apoplasto, desde donde son cargados al floema y distribuidos a los distintos destinos.

La degradación de proteínas fotosintéticas y la redistribución de N son procesos directamente asociados, cuya relación está firmemente establecida, sin embargo se desconoce:

-En que grado la exportación celular de aa se asocia al ritmo de degradación de proteínas fotosintéticas

-Como son exportados los aa desde el interior celular al apoplasto para su carga a floema

-Como es regulada la exportación masiva de aa durante la senescencia.

Nuestros resultados preliminares sugieren que en hojas senescentes la exportación masiva de aminoácidos desde el interior celular al apoplasto es parcialmente independiente de la demanda de N desde otros órganos, y por lo tanto parcialmente independiente del ritmo de degradación de proteínas fotosintéticas. Plantas de Arabidopsis y de maíz, donde la autofagia ha sido bloqueada, tienen menores tasas de movilización de N y de producción de semillas, sin que se registren caídas en la actividad proteolítica, favoreciendo la hipótesis sobre la independencia parcial entre proteólisis foliar y movilización de aa .

En este proyecto analizamos: 1) la relación entre la liberación intracelular de aa (proteólisis) y su exportación al exterior celular; 2) los mecanismos celulares involucrados en la salida de aa; 3) cómo son regulados el flujo y la partición de aa en la hoja (interior celular [vacuola central]/ apoplasto/ floema) en hojas senescentes. Trabajamos con Arabidopsis y Nicotiana benthamiana, tanto con plantas salvajes, como con plantas mutantes donde la autofagia y/o la actividad de SAVs se encuentran bloqueadas.

Equipo de trabajo:

Dra. Dana E. Martínez Investigadora Adjunta CONICET