Estudio del metabolismo de los hidratos de carbono en células heterotróficas vegetales. Caracterización de enzimas regulatorias del flujo de carbono y energía

Abstract

En la mayoría de las plantas el almidón y la sacarosa constituyen los productos finales principales del proceso fotosintético, aunque en un número importante de especies también se acumulan altas cantidades de azúcares alcoholes (polioles acíclicos como el glucitol). La partición del carbono asimilado fotosintéticamente para producir los productos mayoritarios de acumulación es un proceso clave que determina la calidad y cantidad del contenido de hidratos de carbono en los diferentes tejidos de una planta, resultando ser un punto crítico para la resistencia y productividad de la misma. La partición intracelular está relativamente bien caracterizada bioquímicamente en tejidos fotosintéticos, pero se conoce mucho menos sobre lo que sucede al respecto en tejidos heterotróficos. Las investigaciones de las últimas décadas han demostrado que el panorama metabólico de los órganos consumidores de fotoasimilados es no sólo diferente del que se da en hojas, sino que presenta variaciones dependiendo del tipo de órgano. Es decir que las semillas, frutos o raíces no necesariamente poseen los mismos caminos metabólicos y generalmente muestran cambios en los mecanismos regulatorios de las enzimas principales. Los flujos opuestos de carbono y energía en células fotosintéticas y heterotróficas requieren de una regulación diferencial de las enzimas involucradas en los caminos centrales del metabolismo de hidratos de carbono. Es por ello que en el presente Trabajo de Tesis se realizaron estudios a nivel enzimático que permitieron obtener información sobre la ocurrencia y regulación de los metabolismos de síntesis de almidón y polioles en tejidos fuente (hojas) y sumidero (frutos).

Starch and sucrose are the major photosynthetic end products in most plants. However, many species accumulate sugar-alcohols (acyclic polyols, as glucitol). Partitioning of the carbon assimilated by photosynthesis into storage products is a key process that determines the quality and quantity of carbohydrates in different plant tissues. Thus, this process is critical for the plant resistance and productivity. Intracellular partitioning has been relatively well characterized in photosynthetic tissues; conversely, little is known about the process in heterotrophic tissues. Research in the past decades has shown that sink tissues metabolism is not only different to that taking place in leaves; but also differences may be found between the distinct plant organs. For instance, seeds, fruits and roots do not share all of the metabolic pathways and in those routes that are common some of the enzymes show distinct regulatory mechanisms. Different carbon and energy fluxes in photosynthetic and heterotrophic cells require differential regulation of the enzymes involved in the central pathways of carbohydrate metabolism. This complexity points out that the understanding of the metabolism occurrence and regulation in heterotrophic plant cells is far from complete. To gain information in this context, in the present Thesis Work enzymatic studies have been performed to obtain information on the occurrence and regulation of starch and polyols synthesis in source (leaves) and sink (fruits) tissues.