El presente proyecto está enfocado en los mecanismos de tolerancia a metales como el Al+3, Cu+2, Zn+2 y Cd+2 que presenta la especie acumuladora Fagopyrum esculentum var. Mancan, Moench. (Polygonaceae), en dos niveles: 1) a nivel molecular que abarca el estado de plántula (5-7 días de edad); y 2) a nivel fisiológico (plántula-planta adulta). _x000D_ _x000D_ En la primera parte del proyecto se evaluará, a través de curvas dosis-respuestas, el efecto de diferentes concentraciones de los metales (Al+3, Cu+2, Zn+2 y Cd+2) sobre el crecimiento de la raíz de F. esculentum, esto con el fín de determinar aquella concentración, lo suficientemente alta pero que no cause un efecto inhibitorio en el crecimiento. Una vez determinada la concentración del metal y el tiempo de tratamiento se realizará un análisis de la expresión génica utilizando un análisis de microarreglos (en este caso tiene que ser heterólogo, utilizando el genoma de Arabidopsis thaliana). Con los resultados obtenidos del análisis bioinformático de los microarreglos, se propone agrupar los genes en: 1) genes que se regulen positivamente con los cuatro metales, 2) genes que se inducen específicamente por un solo metal, 3) genes que se inducen por respuesta a estrés general y 4) genes que se apagan en condiciones de estrés por los cuatro metales. Asimismo, esta expresión diferencial primero se comprobará realizando RT-PCR, para lo cual se diseñarán los oligonucléotidos correspondientes para tener la clona respectiva en F. esculentum. se realizarán RT-PCR semicuantitavivos y después se seleccionarán aquellos genes que sean inducidos por todos los tratamientos, y que puedan ser considerados como parte de la respuesta de tolerancia de F. esculentum a la toxicidad de estos metales. Estos genes seleccionados se evaluará su expresión durante el tiempo y en los diferentes órganos de la planta, tanto a nivel de plántula, como durante el ciclo de vida completo._x000D_ _x000D_ Por otro lado, el estudio a nivel fisiológico, se llevará acabo durante el ciclo de vida de Fagopyrum, se evaluará primero el efecto de Cd, Cu, Zn y Al, con la concentración elegida, en el crecimiento relativo para determinar los componentes fisiológicos y morfológicos del crecimiento (RGR= LWR + NAR). También se realizará un análisis de fluorescencia de la clorofila a (OJIP), para evaluar el daño en el sistema fotosíntetico. Este análisis estará complementado con la evaluación de la acumulación de los metales en cada órgano de la planta, con una metodología novedosa como, aceleradores de iones (PIXE-PIGE y RBS), el equipo de flourescencia de rayos x (XRF system) y con el acelerador acelerador del IFUNAM (Tandem Peletrón). La tercera parte comprende la localización in situ de aquellos genes cuya expresión sea relevante en la tolerancia a los metales, es decir se escogeran aquellos genes que puedan estar relacionados con el ajuste metabólico y por lo tanto con la tolerancia de F. esculentum a los metales. _x000D_

Contribución del Proyecto_x000D_ _x000D_ Este proyecto está evaluando comparativamente la respuesta de una planta acumuladora a diferentes metales, con el fín de tener un conocimiento integral de los mecanismos de tolerancia involucrados en F. esculentum. En la mayoría de las investigaciones, se estudia por separado cada metal y su respuesta, aquí proponemos evaluarlos por separado, pero conocer a través de análisis por microarreglos, si hay similitudes en los genes que se encienden y/o se apagan en todos los 4 metales. Estamos considerando metales que pueden estar presentes tanto en suelos contaminados por desperdicios o residuos de minas, o bien, también por contaminación de pesticidas, y también por la acidificación de suelos como es el caso del aluminio. Si bien se sabe cuáles son las respuestas a nivel genético que en particular tienen cada uno de estos metales, en plantas cultivadas y en Arabidopsis, la contribución de este proyecto va enfocada a tener un panorama más específico e integral, utilizando una planta acumuladora, como Fagopyrum esculentum, que además de ser acumuladora, es una planta con un valor agregado. _x000D_ _x000D_ La importancia de este proyecto también radica, como ya se mencionó, en factores ambientales que están afectando la productividad agrícola, como lo es la acidificación del suelo, y la contaminación del suelo por metales, por minería y por residuos tóxicos de fertilizantes, pesticidas entre otros. La acidificación del suelo es un proceso natural, o bien, provocado por la manipulación del hombre, ya sea por la utilización excesiva de fertilizantes nitrogenados, o por la deforestación de las comunidades vegetales. Ésta acidificación se da cuando el pH del suelo disminuye por debajo de 4.5, limitando el crecimiento de muchas plantas debido a la presencia de la forma fitotóxica del aluminio (Al3), la forma soluble del aluminio, por lo que los estudios en una especie como F. esculentum, podrían contribuir a tener un cultivo alterno._x000D_ _x000D_ Por lo tanto, una de las contribuciones del presente proyecto es profundizar y contribuir al conocimiento de plantas acumuladoras de metales, desde los mecanismos que presentan en el establecimiento de plántula, así como sus mecanismos de crecimiento durante su ciclo de vida. Asimismo, la mayoría de los estudios sobre tolerancia o toxicidad de metales solo contemplan las primeras etapas de desarrollo de las plantas, dado que es donde hay mayor incidencia de daño por éstos. Por esto, otra contribución del proyecto es el estudio del efecto del Al, Cd, Zn y Cu durante todo el ciclo de vida de la planta. Y con base en esto, también es sentar las bases para que F. esculentum pueda ser considerado como un cultivo alterno._x000D_ _x000D_ Otra contribución que es necesario mencionar es la de introducir una metodología novedosa para detectar y cuantificar los metales en los tejidos vegetales, utilizando técnicas con equipos como aceleradores de iones (PIXE-PIGE y RBS), fluorescencia de rayos X (XRF system) y como el Acelerador (Tandem Peletrón)._x000D_ _x000D_