Participación de SnRK1 en la implementación de estrategias metabólicas que favorezcan el desarrollo de las semillas de frijol en condiciones ambientales adversas. Resumen. Condiciones ambientales adversas pueden limitar seriamente el potencial productivo de las plantas. Sin embargo, dado que la formación de semillas representa uno de los retos mas importantes en la vida de las mismas, a lo largo de la evolución se han perfeccionado mecanismos que bajo esas circunstancias, favorecen la acumulación de las reservas necesarias (en cantidad y calidad) para una germinación exitosa. Reducir el número y el tamaño de las semillas, cambios en la distribución de nutrientes o la removilización de los inicialmente acumulados en otros órganos son algunos ejemplos de estrategias usadas con este propósito. Por otro lado, una de las primeras consecuencias de un ambiente adverso es la reducción en la disponibilidad de nutrientes y energía. Se ha propuesto que en esas condiciones la cinasa SnRK1 (complejo formado por una subunidad catalítica y por lo menos 2 subunidades regulatorias), fosforila enzimas ubicadas en puntos clave del metabolismo y promueve cambios que hacen menos severos los efectos de un ambiente desfavorable. Hemos observado que la actividad del complejo SnRK1 en semillas de frijol se incrementa notablemente cuando inicia el proceso de acumulación de almidón y proteínas. Nuestros resultados también muestran que su regulación es distinta en cotiledón y eje embrionario (la de eje embrionario no es inhibida por trehalosa 6-P (T6P), pero si por ADP-glucosa, mientras que la de cotiledón es sencible a ambos metabolitos). Estas diferencias que pueden ser importantes para favorecer la acumulación de reservas en el cotiledón, en alguna medida son resultado de cambios en la composición del complejo. En la búsqueda de un sistema experimental que nos permita hacer un estudio mas detallado del papel de SnRK1 en el desarrollo de la semilla (especialmente bajo condiciones desfavorables), hemos visto que cuando vainas con semillas inmaduras se remueven de la planta, éstas son capaces de transferir (removilizar) una cantidad muy importante de sus recursos a las semillas en formación. Dentro de los cambios observados, destaca un incremento significativo en la actividad de SnRK1. La removilización de nutrientes de diferentes órganos hacia las semillas puede ser muy importante para asegurar su desarrollo en ambientes adversos, sin embargo, para poder evaluar la magnitud de su contribución, es necesario hacer mas estudios. Nosotros estamos particularmente interesados en analizar el papel de SnRK1 como posible regulador de dicho porceso. Recientemente, hemos encontrado que la defoliación modifica la distribución de fotosintatos y probablemente también promueva la removilización de nutrientes de la vaina a la semilla. Creemos que los 2 modelos (removilización en vainas separadas de la planta y defoliación) son complementarios y que un análisis comparativo con el desarrollo normal de las semillas puede ser de gran utilidad para entender el papel que la cinasa SnRK1 juega en la activación de mecanismos que ayudan a la formación de semillas bajo condiciones desfavorables.

Las investigaciones que proponemos realizar nos permitirán hacer contribuciones sustantivas sobre: La pregunta biológica. 1. La composición del complejo SnRK1. Se ha establecido que SnRK1 participa en muchos procesos, sin embargo no es claro como lo hace. Una posible explicación es que esto es debido a la heterogeneidad que resulta de la combinación de las variantes de las subunidades que pueden formar el complejo. Creemos que el abordaje bioquímico que proponemos (usando como modelo experimental el desarrollo de las semillas en un ambiente desfavorable), nos permitirá analizar si efectivamente existe heterogeneidad en la formación de los complejos y en que medida esa diversidad contribuye a ampliar las funciones que mismo. 2. Su participación en mecanismos que favorezcan el desarrollo de semillas bajo condiciones ambientales desfavorables. Nos proponemos investigar mediante la fosforilación de enzimas reconocidas como blanco fisiológico de SnRK1, este complejo favorece la implmentación de estrategias que faciliten el desarrollo de las semillas. 3. La generalidad de su participación. Buscaremos establecer si las respuestas de SnRK1 son específicas para cierta condición ambiental o si su contribución es dependiente del estímulo recibido. La posible aplicación de los conocimientos generados. 1. Identificación de marcadores de selección. Con la información generada crearemos un índice de las características que mejor expliquen la capacidad de las plantas para producir semillas en un ambiente desfavorable. Utilizaremos ese índice para evaluar la respuesta de diferentes genotipos de frijol, esperamos que su uso nos permita detectar genotipos sobresalientes. No menos importante es mencionar que los recursos también nos permitirán crear un ambiente propicio y estimulante para la formación de estudiantes de licenciatura y posgrado.