Implicación de dehidrinas, taumatinas y factores de transcripción CBF/DREBS y WRKYS en la respuesta de uva de mesa (Vitis vinifera l. Cv. Autumn royal) a bajas temperaturas y elevadas concentraciones de Co2

Resumen

Dentro del desarrollo de tecnologías no contaminantes que garanticen la calidad postcosecha de uva de mesa, la aplicación de tratamientos coadyuvantes con altos niveles de CO2 se plantean como una alternativa eficaz al reducir las pérdidas de agua y el ataque fúngico. El objetivo general de este trabajo ha sido establecer las bases fisiológicas y moleculares implicadas en la respuesta de uva de mesa Vitis vinifera L. cv. Autumn Royal, apirena y de maduración tardía, a las bajas temperaturas y en el mecanismo de tolerancia activado por la aplicación de tratamientos cortos (3 días) con altos niveles (20%) de CO2 al inicio y a los 13 días de conservación. Nuestros resultados mostraron un mantenimiento de la calidad de los racimos de Autumn Royal tratados con CO2, especialmente en aquellos doblemente tratados retrasando la senescencia del raquis, disminuyendo la caída de granos y la incidencia de podredumbre así como manteniendo el estado hídrico, regulando el estrés oxidativo, e incrementando la concentración de osmolitos crioprotectores tales como trehalosa, glicina betaína, prolina y ácido ¿-aminobutírico relacionados con la regulación del equilibrio de especies reactivas de oxígeno y de protección frente a la deshidratación celular durante la conservación a bajas temperaturas. El análisis estructural permitió observar una mayor compactación del exocarpio en los frutos tratados, así como el mantenimiento de la integridad de los orgánulos celulares, cuya pérdida es sintomática de senescencia celular. El binomio bajas temperaturas-elevadas concentraciones de CO2 indujo principalmente la transcripción de las formas unspliced de dehidrinas, así como la acumulación proteica de las isoformas spliced de dehidrinas, inmunolocalizadas fundamentalmente asociadas a membranas celulares. La caracterización funcional in vitro de las dehidrinas VviDHN2 y VviDHN4, mostró que ambas proteínas recombinantes presentaban actividad antifúngica y anticongelante, mientras que solo VviDHN4 presentó un carácter multifuncional protegiendo de la desnaturalización a proteínas y del daño oxidativo a otros componentes celulares. Además, el tratamiento gaseoso potenció la acumulación de una isoforma taumatina (VviOsmo) en pulpa, localizada principalmente en pared celular y vacuola, y mostró una fuerte regulación transcripcional de VviOsmo, VviTL1, Vcgns1 y Vcchit1b dependiente del tejido. Con el fin de estudiar la regulación transcripcional de estas proteínas se realizó un análisis de sus respectivos promotores que mostró la presencia elementos DRE/CRT en la región promotora de VviDHN1a y VviDHN2 y de cajas W en el promotor de VviTL1, Vcgns1 y Vcchit1b. El análisis de la expresión de distintos miembros de la familia de factores de transcripción CBF/DREB y WRKY, con afinidad por los elementos DRE/CRT y la caja W respectivamente, mostraron una modulación diferencial por la aplicación de altos niveles de CO2 que fue tejido dependiente. Además, los resultados de afinidad cis/trans mostraron que VviDREBA1-1 presenta capacidad de unión in vitro al elemento CRT (GCCGAC) de la región promotora de VviDHN2, mientras que VviWRKY14 presentó afinidad por las cajas W de los promotores de las tres PRs y VviWRKY42 solo presentó afinidad específica con la caja W del promotor de Vcgns1. Nuestros resultados permiten concluir que la doble exposición de los racimos a altos niveles de CO2 fue eficaz en el mantenimiento de la calidad postcosecha de uva Autumn Royal, a través de la regulación de la expresión de genes y la acumulación de proteínas dehidrinas y taumatinas, así como de los niveles de osmolitos crioprotectores no proteicos, funcionalmente implicados en el mantenimiento de la estructura de membranas y macromoléculas, así como de la homeostasis celular durante la conservación a bajas temperaturas.