Estudi de la resistència a la sequera de la proteïna mc3 en l'Arabidopsis thaliana

Abstract

Drought is a current environmental problem that affects plants significantly since water is the most essential molecule for them. Given the impact that it can cause, drought has become a central issue in the field of biotechnology research. This research area proposes several solutions to face this problem, such as the generation of transgenic plants resistant to water scarcity. This work is based on the generation of transgenic plants resistant to drought. It focuses on the study of the Metacaspase 3 protein (MC3) and its relationship with resistance to dehydration. This protein is probably linked to stress due to water deficit, since it is part of the Metacaspase family of proteins, which are related to the response to stress. To carry out the study, first of all, the atmc3 CRISPR genotype, which does not contain the MC3 gene and the UBQ10:MC3:GFP genotype, which overexpresses the MC3 gene, were generated from the Arabidopsis thaliana model plant. The Col-0 genotype of A.thaliana, not genetically modified, was also used for reference as a control. Then the experiment was carried out through the germination of the seeds, the growth of the plants and the cancellation of the water supply for eight or nine days. After these days the plants are watered again, all of them in chambers where the temperature and light were controlled. After two or three days, when the surviving plants were already recovered, a count of these that had survived and a statistical study were performed to analyze the results. The results of this research showed that the CRISPR atmc3 genotype obtained a smaller number of surviving plants than the Col-0 genotype. Conversely, the UBQ10:MC3:GFP genotype obtained a greater number of surviving plants than the Col-0 genotype. The statistical study was able to confirm that these results were significant. From the results, we can state that the atmc3 CRISPR genotype is susceptible to drought and the UBQ10: MC3: GFP genotype is more resistant to drought than a Col-0 plant. Therefore, the main conclusion of the study is that the MC3 protein offers a defence system in the plant against stress due to water deficit.

La sequía es una problemática ambiental actual que afecta a las plantas de manera significativa, ya que el agua es la molécula más esencial para estas. Dado el impacto que puede causar, la sequía se ha convertido en un aspecto central en el campo de la investigación biotecnológica. Esta área de investigación propone varias soluciones para afrontar este problema, como es la generación de plantas transgénicas resistentes a la escasez de agua. Este trabajo se basó en la generación de plantas transgénicas resistentes a la sequía. Se centró en el estudio de la proteína Metacaspasa 3 (MC3) y su relación con la resistencia ante la deshidratación. Hay indicios de que esta proteína puede estar vinculada con el estrés por déficit hídrico, ya que forma parte de la familia de las Metacaspasas, las cuales tienen relación con la respuesta a estreses. Para realizar el estudio, a partir de la planta modelo Arabidopsis thaliana se generó el genotipo atmc3 CRISPR, que no contenía el gen MC3 y el genotipo UBQ10:MC3:GFP, que sobreexpresaba el gen MC3. También se utilizó el genotipo Col-0 de A.thaliana, que no se había modificado, para usarlo de referencia como control. Después se llevó a cabo el experimento que constaba de la germinación de las semillas, el crecimiento de las plantas y la anulación del suministro de agua durante ocho o nueve días. Transcurridos estos días se volvieron a regar las plantas, todo en cámaras donde la temperatura y la luz estaban controladas. Pasados dos o tres días, cuando las plantas supervivientes ya habían podido recuperar, se realizó un recuento de las que habían sobrevivido y un estudio estadístico para analizar los resultados. Los resultados de esta investigación mostraron que el genotipo atmc3 CRISPR obtuvo un número menor de plantas supervivientes que el genotipo Col-0. Contrariamente, el genotipo UBQ10:MC3:GFP obtuvo un número mayor de plantas supervivientes que el genotipo Col-0. El estudio estadístico nos permitió confirmar que los resultados obtenidos eran significativos. De los resultados se extrajo que el genotipo atmc3 CRISPR era susceptible a la sequía y que, en cambio, el genotipo UBQ10:MC3:GFP era más resistente a la sequía que una planta Col-0. Por lo tanto, la conclusión principal del estudio fue que la proteína MC3 ofrece en la planta un sistema de defensa ante el estrés por déficit hídrico.

La sequera és una problemàtica ambiental actual que afecta a les plantes de manera significativa, ja que l'aigua és la molècula més essencial per a aquestes. Donat l'impacte que pot causar, la sequera s'ha convertit en un aspecte central en el camp de la recerca biotecnològica. Aquesta àrea d'investigació proposa diverses solucions per afrontar aquest problema, com és la generació de plantes transgèniques resistents a la manca d'aigua. Aquest treball es va basar en la generació de plantes transgèniques resistents a la sequera. Es va centrar en l'estudi de la proteïna Metacaspasa 3 (MC3) i la seva relació amb la resistència davant la deshidratació. Hi ha indicis que aquesta proteïna pot estar vinculada amb l'estrès per dèficit hídric, ja que forma part de la família de les Metacaspases, les quals tenen relació amb la resposta d'estressos. Per realitzar l'estudi, a partir de la planta model Arabidopsis thaliana es va generar el genotip atmc3 CRISPR, que no contenia el gen MC3 i el genotip UBQ10:MC3:GFP, que sobreexpressava el gen MC3. També es va utilitzar el genotip Col-0 d'A.thaliana, que no s'havia modificat, per a fer-lo servir de referència com a control. Després es va dur a terme l'experiment que constava de la germinació de les llavors, el creixement de les plantes i l'anul·lació del subministrament d'aigua durant vuit o nou dies. Transcorreguts aquests dies es van tornar a regar les plantes, tot en cambres on la temperatura i la llum estaven controlades. Passats dos o tres dies, quan les plantes supervivents ja s'havien pogut recuperar, es va realitzar un recompte de les que havien sobreviscut i un estudi estadístic per analitzar els resultats. Els resultats d'aquesta investigació van mostrar que el genotip atmc3 CRISPR va obtenir un nombre menor de plantes supervivents que el genotip Col-0. Contràriament, el genotip UBQ10:MC3:GFP va obtindre un nombre major de plantes supervivents que el genotip Col-0. L'estudi estadístic ens va permetre confirmar que els resultats obtinguts eren significatius. Dels resultats es va extreure que el genotip atmc3 CRISPR era susceptible a la sequera i que, en canvi, el genotip UBQ10:MC3:GFP era més resistent a la sequera que una planta Col-0. Per tant, la conclusió principal de l'estudi va ser que la proteïna MC3 ofereix a la planta un sistema de defensa davant l'estrès per dèficit hídric.