Caracterización de la actividad fosfatasa y estudio de la respuesta a la sequía en la simbiosis micorrícica de helianthemum almeriense pau y terfezia claveryi chatin

Resumen

Durante el desarrollo de esta Tesis Doctoral hemos profundizado en el conocimiento de determinados aspectos de la biología de la simbiosis micorrícica entre H. almeriense y T. claveryi, centrándonos en dos de las ventajas proporcionadas por los hongos micorrícicos a sus plantas hospedantes: la nutrición fosforada y las relaciones hídricas. En primer lugar se caracterizó, cinética e histoquímicamente, la actividad fosfatasa en diversos tejidos y estados del desarrollo del hongo simbionte T. claveryi. Pudimos observar que en ascocarpos de T. claveryi se encuentra presente actividad fosfatasa, tanto ácida como alcalina, siendo esta última, localizada en el peridio y en las hifas fértiles de la gleba, 2,8 veces mayor que la primera. Las raíces micorrizadas de H. almeriense presentan actividad fosfatasa ácida y alcalina, localizándose la primera en las células de la raíz y la segunda únicamente en el micelio que colonizaba las raíces, que, al igual que el micelio cultivado en condiciones axénicas, no presentaba actividad fosfatasa ácida. Esta actividad fosfatasa alcalina debería ser tomada como un bioindicador de la actividad metabólica del hongo, mientras que la actividad fosfatasa ácida detectada en ascocarpos debe jugar un papel mucho más específico y restringido a esta etapa de su ciclo vital. Para el segundo de los objetivos de esta Tesis Doctoral (relaciones hídricas) se caracterizó la respuesta a la sequía de esta asociación mediante parámetros de intercambio gaseoso, y el crecimiento del micelio en cultivo axénico a diferentes potenciales hídricos. Helianthemum almeriense ha demostrado tener una gran dependencia micorrícica para sobrevivir en condiciones naturales de campo. En este sentido, T. claveryi se ha mostrado como un ventajoso simbionte para su supervivencia. Estas plantas presentan una estrategia conservativa del uso del agua, evitando la transpiración mediante el cierre estomático y, en última instancia, mediante la abscisión de las hojas. Además, el micelio de T. claveryi cultivado in vitro presenta un patrón de crecimiento típico de especies tolerantes a la sequía. A fin de estudiar las bases moleculares del transporte de agua en la simbiosis se identificaron diversos genes de acuaporinas (cinco de H. almeriense y uno de T. claveryi). Tres de los genes de H. almeriense, representantes de tres de los principales grupos en plantas (PIP1, PIP2 y TIP), mostraron funcionalidad en membranas. Se comprobó que HaPIP1.1 incrementa la conductividad hidráulica, HaPIP2.1 actúa como una cooporina al facilitar el paso de CO2 y HaTIP1.1 incrementa la permeabilidad al agua y al NH3. La acuaporina TcAQP1, aislada de T. claveryi, es capaz de facilitar el paso de agua y CO2. Su capacidad para aumentar la conductividad al CO2 en su membrana celular la convierte en candidata para ser un nuevo canal de moléculas de señalización en hongos. Además, coma algunas de las acuaporinas de H. almeriense y la acuaporina de T. claveryi mostraron un ajuste fino de la expresión bajo condiciones de estrés hídrico, lo que supondría un mecanismo de respuesta específico frente a la sequía. Otro de los aspectos característicos de esta asociación es la gran variedad estructural que presenta. En las raíces de todas las plantas micorrizadas se puede encontrar un amplio rango de colonización inter- e intracelular y en esta Tesis Doctoral se ha puesto de manifiesto que la presencia de una fuente de fósforo orgánico o la baja disponibilidad hídrica son factores que favorecen la colonización intracelular. Aunque no siempre es posible observar colonización intra- e intercelular en la misma sección transversal de raíces, ambos tipos de colonización se encuentran siempre presentes a lo largo la misma raíz formando un continuum ectendomicorrícico. La combinación de una alta colonización intracelular en raíces de plantas micorrizadas en sequía, junto con una regulación fina de la expresión de TcAQP1, podría resultar en una adaptación morfo-fisiológica de H. almeriense micorrizado con T. claveryi a condiciones áridas y semiáridas.