La sequía y la salinidad se encuentran entre los principales estreses abióticos que determinan la productividad y la distribución de las plantas. Estos factores ambientales afectan a más del 10% del área cultivable en el mundo, aunado a esto, los procesos de desertificación y de salinización se están incrementando rápidamente en una escala global, disminuyendo en más del 50% la producción de la mayoría de los cultivos en todo el mundo y al mismo tiempo disminuyendo las áreas cultivables en el planeta (Bartels y Sunkar, 2005). En México, la desertificación es uno de los problemas ambientales más graves, ya que la erosión hídrica y la erosión eólica afectan en conjunto al 21.3% del territorio nacional, mientras que la salinidad afecta a un 8.4% (SEMARNAT, 2008). Y además, las prácticas agrícolas inadecuadas, tales como la irrigación con aguas de mala calidad, están aumentando de manera crítica el problema de la salinidad de los suelos. La exposición de las plantas tanto a condiciones de sequía (falta de agua o tratamiento con compuestos osmóticos como manitol, cloruro de potasio [KCl] y polietilenglicol [PEG]) como de salinidad (tratamiento con sales como el cloruro de sodio, [NaCl]) dificulta la absorción del agua y nutrientes del suelo a través de las raíces, ya que al aumentar el potencial de solutos se disminuye el potencial hídrico del ambiente circundante de las plantas. En consecuencia, las células vegetales se deshidratan, ocasionando un rápido (de minutos a horas) marchitamiento (pérdida de turgor) de las hojas. Este efecto puede ser temporal o constitutivo, dependiendo de la duración y magnitud del estrés (Hopkins, 1995; Munns, 2002). Como resultado, el crecimiento y desarrollo de las plantas se afecta negativamente y puede causar su muerte cuando las condiciones son severas. Considerando que la raíz es el primer órgano que se encuentra expuesto a la salinidad y la sequía, la comprensión de los mecanismos de tolerancia que activados en la raíz para ser transmitidos hacia la parte aérea de la planta, son temas de investigación de fundamental importancia. En este proyecto nos enfocaremos en identificar las proteínas que se expresan tanto en la membrana plasmática como vacuolar de manera diferencial en la raíz de M. crystallinum cuando estas se exponen a la salinidad y la sequía. De esta forma podremos encontrar proteínas de membrana que desempeñan funciones fundamentales para que las plantas sean capaces de tolerar estos estreses. Esta propuesta combina la experiencia que tenemos en el laboratorio en el uso de la proteómica comparativa y los estudios de mecanismos de transporte de membrana con las cuales se podrá generar una plataforma de conocimiento que será de gran utilidad para incrementar el conocimiento de los mecanismos que las plantas tolerantes presenta y que de alguna manera están ausentes en las plantas sensible, las cuales son la mayoría de las plantas que utilizamos para nuestra alimentación.

La salinidad y la sequía del suelo son algunos de los problemas más graves que enfrenta la agricultura en el mundo, en particular en México, las zonas áridas y semiáridas constituyen más de la mitad del territorio nacional. La disponibilidad de cultivos resistentes a la salinidad, surge como una gran necesidad desde el punto de vista agrícola. Una alternativa para obtener cultivos de importancia económica resistentes a la salinidad, es la producción de plantas transgénicas que cuenten con la maquinaria necesaria para tolerar altos niveles de salinidad. Actualmente se cuenta con plantas semi-tolerantes a la salinidad, las cuales son plantas transgénicas que expresan un solo gene que participa en uno de los procesos metabólicos involucrados en la tolerancia a la salinidad, sin embargo, estas plantas presentan bajos rendimientos (posiblemente a que esta resistencia no es el resultado de la expresión de un solo gen), aunado a que las condiciones experimentales en que las plantas transgénicas crecen (invernaderos, viveros y cámaras de ambiente controlado) no son las mismas condiciones de los campos de cultivo. Como se mencionó anteriormente, para que una planta sea capaz de tolerar altos niveles de salinidad, es necesaria la activación de un gran número de procesos fisiológicos, lo que implica la participación de un gran número de genes. Y es por esto, que para poder avanzar en la producción de plantas tolerantes a la salinidad es fundamental la comprensión de los mecanismos bioquímicos y fisiológicos involucrados en la tolerancia a la salinidad en plantas que son por su naturaleza tolerantes, como las halófitas._x000D_ Con la finalidad de resolver estos problemas, se ha propuesto el empleo de la halófita, M. crystallinum como planta modelo para el estudio de las respuestas de las plantas al estrés abiótico, ya que esta especie vegetal además de contar con las características esenciales (ciclo de vida corto, genoma pequeño, herramientas genéticas) para ser considerada como modelo de estudio, es tolerante a la salinidad, al frío y a la sequía. En este proyecto proponemos una estrategia alternativa para el estudio de la tolerancia a la salinidad y la sequía, la cual consiste en el uso de la proteómica para identificar los diversos mecanismos de transporte empleados por la membrana plasmática y el tonoplasto de la raíz en M. crystallinum. Una de las principales razones para estudiar a las proteínas de las membranas plasmática y vacuolar es que durante la adaptación de las plantas a la salinidad y la sequía, debe corresponder a la expresión de proteínas de membrana involucradas en el transporte de iones, y de agua. Además, se sabe que las moléculas efectoras de los eventos celulares corresponden a proteínas y que el funcionamiento de estas puede ser modificado/regulado post-traduccionalmente. El presente estudio esta enfocado en identificar a los posibles mecanismos de transporte presentes en estas membranas responsables de la tolerancia a la salinidad y a la sequía, mediante el análisis de la expresión espacial y temporal de la proteínas que se expresan en condiciones de salinidad y sequía tanto en la membrana plasmática como en el tonoplasto de la raíz de M. crystallinum. El poder determinar la función de las proteínas que se identifiquen a nivel subcelular en este estudio va a ser muy importante, ya que además de ayudarnos a identificar los mecanismos de tolerancia a la salinidad, podremos también determinar si estas proteínas se expresan de novo en la planta tolerante, o si se expresan de manera constitutiva en ambas condiciones de estrés. Esto nos ayudará a reconocer los mecanismos de regulación más importantes en la tolerancia a la salinidad y la sequía. Con la información que se obtenga durante el desarrollo del proyecto, se podrán sugerir una variedad de mecanismos potencialmente importantes para la "producción" de plantas modificadas genéticamente con las características requeridas para crecer y desarrollarse en este tipo de suelos._x000D_