Homeostasis y transporte de molibdeno en nódulos de Medicago truncatula

Gil Diez, Patricia (2019). Homeostasis y transporte de molibdeno en nódulos de Medicago truncatula. Thesis (Doctoral), E.T.S. de Ingeniería Agronómica, Alimentaria y de Biosistemas (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.54175.

Description

Title: Homeostasis y transporte de molibdeno en nódulos de Medicago truncatula
Author/s:
  • Gil Diez, Patricia
Contributor/s:
  • González Guerrero, Manuel
  • Tejada Jiménez, Manuel
Item Type: Thesis (Doctoral)
Date: 2019
Subjects:
Faculty: E.T.S. de Ingeniería Agronómica, Alimentaria y de Biosistemas (UPM)
Department: Biotecnología - Biología Vegetal
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

La fijación simbiótica de nitrógeno es una de las fuentes más importante de nitrógeno asimilable en los ecosistemas naturales. En una de sus formas mejor estudiadas, este proceso es llevado a cabo por la interacción establecida entre las leguminosas y bacterias diazotróficas del suelo conocidas como rizobios. Tiene lugar en unos nuevos órganos en las raíces de las plantas, los nódulos, que contienen las bacterias endosimbióticas. Estas bacterias son capaces de reducir el nitrógeno atmosférico a amonio mediante la enzima nitrogenasa. Esta enzima tiene en su centro activo un cofactor único en la naturaleza que contiene hierro-molibdeno. Por tanto, la fijación simbiótica de nitrógeno en leguminosas es un proceso dependiente de este metal. El molibdeno es proporcionado por la planta hospedadora que lo toma del suelo y debe cruzar varios compartimentos no conectados simplasticamente gracias a transportadores específicos de molibdeno. Hipotetizamos que miembros de la familia MOT1 participan en este transporte. En esta Tesis Doctoral hemos validado esta hipótesis al identificar a dos miembros de esta familia, MtMOT1.2 y MtMOT1.3, como responsables del suministro de molibdeno a los nódulos. MtMOT1.2 se localiza en la endodermis de los vasos de la raíz y los nódulos y MtMOT1.3 en las células infectadas y no infectadas de la zona de fijación del nódulo. Basándonos en su loca¬lización y en su perfil de expresión estos transportadores parecen jugar un papel relevante en la entrega de molibdeno a las bacterias fijadoras de nitrógeno del interior de los nódulos. La mu¬tación de estos genes causa una reducción importante de la actividad nitrogenasa debido a que molibdeno no se incorpora a las células fijadoras de nitrógeno, careciendo la nitrogenasa de un cofactor esencial. El fenotipo de las líneas mutantes mot1.2-1 y mot1.3-1 se puede complementar añadiendo más molibdato a la solución de riego de estas plantas o mediante la transformación con una copia silvestre del gen mutado. Los resultados de esta tesis Doctoral indican que MtMOT1.2 está mediando el transporte de molibdato entre la raíz y los vasos y la liberación de molibdato al apoplasto del nódulo desde los vasos del mismo. La función de MtMOT1.3 parece ser facilitar la introducción de molibdato en las células infectadas y no infectadas del nódulo. ----------ABSTRACT---------- Symbiotic nitrogen fixation is one of the most important sources of assimilable nitrogen in natural ecosystems. This process is carried out by the interaction established between legumes and diazotrophic bacteria known as rhizobia. It takes place within the nodules, new root organs that contain the endosymbiotic bacteria. These bacteria are able to reduce atmospheric nitrogen to ammonia due to the enzyme nitrogenase. This enzyme contains the unique iron-molybdenum cofactor in its active centre. Consequently, the symbiotic nitrogen fixation in legume plants is dependent on molybdenum. This nutrient has to be provided by the host plant from the soil and delivered to nodule nitrogen-fixing cells crossing several symplastically disconnected compartments. We hypothesize that MOT1 family members participate in the molybdenum transport. In this PhD Thesis we have confirmed this hypothesis by identifying two MOT1 family members, MtMOT1.2 and MtMOT1.3, as responsible for molybdenum supply to nodules. MtMOT1.2 is localized in the endodermis of nodule and root vasculature, while MtMOT1.3 is localized in infected and non-infected cells in the nodule fixation zone. Based on their localization and expression profile, both of these genes seem to play a relevant role in the delivery of molybdenum to the nitrogen fixing bacteria within the nodules. Mutation of these genes result in a severe reduction of nitrogenase activity,tlikely the consecuence of nitrogenase not being functional as the essential molybdenum cofactor ir not taken up. The phenotype of the mutant lines mot1.2-1 and mot1.-3-1 could be complemented by the addition of more molybdate to the nutrient solution or by the transformation with a wild type copy of the mutated gene under its own promoter. The results of this PhD Thesis indicate that MtMOT1.2 is mediating the transport of molybdate between the root and the vasculature and the release of molybdate into the nodule apoplast from nodule vasculature. The function of MtMOT1.3 is to facilitate the introduction of molybdate into the nodule infected and non-infected cells.

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Item ID: 54175
DC Identifier: http://oa.upm.es/54175/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:54175
DOI: 10.20868/UPM.thesis.54175
Deposited by: Archivo Digital UPM 2
Deposited on: 06 Mar 2019 08:02
Last Modified: 06 Mar 2019 08:02
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