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Análisis de las respuestas a limitación de Nitrógeno en tomate: Nuevas estrategias para un cultivo sostenible

El desarrollo de nuevas variedades que presenten mayor eficiencia en el uso de Nitrógeno (NUE) es un factor clave para el avance de una nueva agricultura más eficiente y sostenible.

Con este objetivo, en este estudio analizamos el impacto de condiciones de aporte subóptimo de N en el metaboloma y transcriptoma de un cultivo como tomate, para identificar genes clave y procesos implicados en las respuestas en los distintos órganos. Los análisis fisiológicos y metabólicos han revelado respuestas específicas para mantener la síntesis de glutamato, asparagina y sacarosa en las hojas para su transporte y mantener crecimiento, mientras que el excedente de Carbono (C) asimilado se almacena en las raíces.

Los análisis transcriptómicos han permitido identificar grupos específicos de genes en los distintos órganos cuya expresión depende de la disponibilidad de N. Los análisis de ontología génica de los genes identificados han identificado funciones biológicas conservadas implicadas en el metabolismo y removilización de C y N, así como otros específicos como respiración alternativa y la cadena de transporte electrónico fotosintética. Además, análisis integrativos de ambos tipos de datos han identificado grupos específicos de genes/módulos regulados por N en raíces y hojas que se correlacionan positivamente con cambios en los niveles de diferentes metabolitos como distintos ácidos orgánicos, aminoácidos y ácido fórmico. Además, asociados a los mismos, se han identificado factores de transcripción homólogos a TGA4, ARF8, HAT22, NF-YA5 y NLP9, que son clave en las respuestas a N en Arabidopsis.

En resumen este trabajo identifica un conjunto de nuevos genes/módulos y procesos que responden a cambios en la disponibilidad de nitrógeno en tomate, que son por tanto nuevos objetivos para la mejora de la NUE en tomate y otros cultivos hortícolas así como de la calidad de fruto en condiciones de limitación de N.

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Figure. Integrative analysis of transcriptomic (A) and metabolomic (B) data revealed significant correlations between different gene clusters and specific metabolic compounds (C) involved in responses to N limitation in tomato.

Publicación Original:

Renau-Morata, B., Molina, R.-V., Minguet, E.G., Cebolla-Cornejo, J., Carrillo, L., Martí, R., García-Carpintero, V., Jiménez-Benavente, E., Yang, L., Cañizares, J., Canales, J., Medina, J., Nebauer, S.G. 2021. Integrative Transcriptomic and Metabolomic Analysis at Organ Scale Reveals Gene Modules Involved in the Responses to Suboptimal Nitrogen Supply in Tomato. Agronomy 11, 1320. DOI: 10.3390/agronomy11071320

 

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