¿Qué es la ingeniería genética vegetal para la resistencia a la sequía?

Ingeniería genética vegetal para la resistencia a la sequía. La sequía afecta el crecimiento y el desarrollo de las plantas, reduce el rendimiento de los cultivos y exacerba las oportunidades alimentarias mundiales. Con el progreso en la investigación de genes de tolerancia a la sequía en plantas en los últimos años, se han clonado algunos genes importantes de tolerancia a la sequía. Hasta ahora, se han transformado docenas de plantas, se han obtenido plantas transgénicas con diversos grados de resistencia a la sequía y se han cultivado con éxito en arroz líneas de arroz transgénico con genes de resistencia a la sequía, lo que ha brindado amplias perspectivas de aplicación a la investigación sobre la resistencia transgénica a la sequía. genes en otras plantas.

Durante el estrés hídrico, las plantas acumulan diversas sustancias orgánicas e inorgánicas para aumentar la concentración del líquido celular y reducir su potencial osmótico, permitiendo así a las plantas retener agua y adaptarse al entorno de estrés hídrico. Los metabolitos que suelen acumularse incluyen prolina, betaína, manitol, sorbitol, trehalosa, fructano, etc. Mediante tecnología genéticamente modificada, los cultivos pueden producir más sustancias protectoras de regulación osmótica en condiciones de sequía, lo que puede mejorar en gran medida la resistencia de los cultivos a la sequía. En la actualidad, la gente ha transferido sustancias osmóticas que regulan genes enzimáticos a las plantas para mejorar su resistencia a la sequía. Como genes de prolina sintasa, genes de fructano sintasa, genes de enzimas relacionados con la síntesis de betaína, genes relacionados con la síntesis de trehalosa y manitol, etc.

A través de una extensa investigación sobre los sistemas de defensa antioxidante de las plantas bajo estrés por sequía, se cree que este sistema está compuesto por enzimas y sustancias antioxidantes que pueden eliminar las especies reactivas de oxígeno. Como la superóxido dismutasa (SOD), la peroxidasa (POD), la catalasa (CAT) y el ácido ascórbico (AsA). Resisten sinérgicamente el daño oxidativo inducido por el estrés por sequía. En todo el sistema de defensa, la SOD es una enzima antioxidante que juega un papel importante en la oxidación de todas las plantas. Según los diferentes iones metálicos, la SOD se puede dividir en tres tipos: Cu/Zn-SOD, Mn-SOD y Fe-SOD3.

La SOD es la primera enzima antioxidante clave en las plantas para eliminar las especies reactivas de oxígeno. En los últimos años, la tolerancia de las plantas a la sequía se ha mejorado mediante la ingeniería genética SOD. Por ejemplo, después de que se introdujo el ADNc de Mn-SOD del tabaco en la alfalfa, la resistencia a la sequía de la alfalfa transgénica mejoró y su viabilidad se mantuvo sin cambios.

Dado que algunos factores de transcripción relacionados con el estrés pueden regular la expresión y la transducción de señales de genes funcionales en condiciones de estrés, su sobreexpresión en plantas transgénicas activará la expresión simultánea de muchos genes funcionales resistentes al estrés. Por lo tanto, la tolerancia de las plantas a la sequía se puede mejorar transformando genes reguladores. El factor de transcripción DREB es un factor de transcripción que se ha estudiado ampliamente para resistir el estrés abiótico. Por ejemplo, muchos genes inducibles por la sequía se clonaron a partir de Arabidopsis tratada con sequía mediante métodos de visualización diferencial, y estos genes se definieron como genes RD (respuesta a la sequía). Se analizó el promotor del gen rd29A, revelando un elemento DRE que actúa en cis relacionado con los genes de respuesta al estrés por sequía, alto contenido de sal y baja temperatura, y se clonaron tres factores de transcripción DREB2A y DREB2B. Dentro de los 10 minutos posteriores al tratamiento con sequía o alto contenido de sal (250 mmol/LNaCl), DREB2A y DREB2B fueron inducidos rápida y fuertemente, pero no inducidos por ABA exógeno.