Sobreexposición de fitoquelatina sintasas y de enzimas con actividad nitroreductasa en "Populus tremula por tremuloides" para la descontaminación de suelos

Resumo

Resumen de la Tesis: “Sobreexpresión de fitoquelatina sintasas y de enzimas con actividad nitroreductasa en Populus tremula x tremuloides para la descontaminación de suelos” En el mundo, existen numerosas áreas contaminadas con metales pesados y compuestos nitroaromáticos tóxicos como el TNT. Los métodos físico-químicos de descontaminación no siempre son la mejor opción de tratamiento debido a su coste económico y ambiental. Por ello, en las últimas décadas se han desarrollado metodologías como la fitorremediación, que se fundamenta en la utilización de plantas junto con su microbiota asociada para descontaminar áreas contaminadas. Con tal fin, se han identificado diversas especies eficaces para una o más modalidades de fitorremediación. Entre ellas hay especies arbóreas como las del género Populus que han demostrado ser eficaces sobre todo para la fitoextracción de metales pesados y para la fitodegradación de compuestos orgánicos. Con respecto a la homeostasis metálica, se han identificado algunos elementos clave en la tolerancia y capacidad para acumular metales pesados. Uno de ellos son las fitoquelatinas (PCs), implicadas en la detoxificación celular y en el transporte vía xilema/floema. Con respecto a la degradación del TNT, se han identificado en bacterias enzimas muy eficaces como la nitroreductasa independiente de oxígeno que codifica el gen pnrA o la hidruro transferasa de tipo II que codifica el gen xenB. Aprovechando el conocimiento adquirido sobre la detoxificación celular de metales pesados y la biodegradación de TNT, en los últimos años se han intentado obtener plantas mejoradas en estos dos aspectos mediante el desarrollo de plantas transgénicas. Por un lado mediante la sobreexpresión de genes como los que codifican las PCS para aumentar la producción de PCs y así aumentar la tolerancia y la capacidad de acumulación de metales pesados. De otro lado sobreexpresando genes relacionados con degradación del TNT para aumentar la tolerancia y la capacidad de degradación de las plantas. En esta Tesis se han obtenido líneas de Populus tremula x tremuloides cv Etropole transformadas con fitoquelatina sintasas (AtPCS1 o TaPCS1), con pnrA y con xenB para estudiar si se puede mejorar su capacidad de fitoextracción de metales pesados y de fitodegradación de TNT respectivamente. Los trabajos realizados incluyen: 1. Optimizar un sistema in vitro de inducción caulogénica en P. tremula x tremuloides cv Etropole que nos permita disponer de la herramienta fundamental para acometer los trabajos de transformación genética en esta especie. 2. Definir un protocolo eficiente de transformación genética de P. tremula x tremuloides cv Etropole mediante co-cultivo con Agrobacterium tumefaciens. 3. Desarrollar líneas transgénicas de P. tremula x tremuloides cv Etropole que sobreexpresen las fitoquelatina sintasas AtPCS1 o TaPCS1 aisladas de Arabidopsis thaliana y Triticum aestivum respectivamente. 4. Determinar si la sobreexpresión de AtPCS1 o TaPCS1 puede mejorar la tolerancia y la capacidad de acumulación de Pb y Cd de P. tremula x tremuloides cv. Etropole. 5. Determinar si la sobreexpresión de AtPCS1 o TaPCS1 puede mejorar la capacidad de fitoextracción de metales pesados en suelos contaminados. 6. Desarrollar líneas transgénicas de P. tremula x tremuloides cv Etropole que sobreexpresen los genes pnrA o xenB de Pseudomonas putida JLR11 que codifican una nitrato reductasa independiente de oxígeno y una hidruro transferasa de tipo II. 7. Determinar si la sobreexpresión de pnrA o xenB mejora la tolerancia y la capacidad de degradación de TNT. 8. Determinar si la sobreexpresión de pnrA o xenB pueden mejorar la capacidad de fitodegradación de TNT en suelo contaminado.