cicCartuja Centro de Investigaciones Científicas de la cartuja
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Paula Ragel, Sebastian Streb, Regina Feil, Mariam Sahrawy, Maria Grazia Annunziata, John E. Lunn, Samuel C. Zeeman and Ángel Mérida Plant Physiology 2013, Vol. 0, DOI: 10.1104/pp.113.223420
Starch synthase 4 (SS4) is required for proper starch granule initiation in Arabidopsis thaliana, although starch synthase 3 (SS3) can partially replace its function. Unlike other starch deficient mutants, ss4 and ss3/ss4 mutants grow poorly even under long-day conditions. They have less chlorophyll and carotenoids than wild type (WT) and lower maximal rates of photosynthesis. There is evidence of photo-oxidative damage of the photosynthetic apparatus in the mutants from chlorophyll a fluorescence parameters and
their high levels of malondialdehyde. Metabolite profiling revealed that ss3/ss4 accumulates over 170 times more ADP-glucose than WT plants. Restricting ADP-glucose synthesis, by introducing mutations in the plastidial phosphoglucomutase (pgm1) or the small subunit of ADP-glucose pyrophosphorylase (aps1), largely restored photosynthetic capacity and growth in pgm1/ss3/ss4 and aps1/ss3/ss4 triple mutants. It is proposed that the accumulation of ADP-glucose in the ss3/ss4 mutant sequesters a large part of the plastidial pools of adenine nucleotides, which limits photophosphorylation leading to photo-oxidative stress, causing the chlorotic and stunted growth phenotypes of the plants.
La Almidón Sintasa de Clase 4 (SS4) es necesaria para la correcta iniciación de la síntesis del gránulo de almidón en Arabidopsis thaliana; la Almidón Sintasa de Clase 3 (SS3) es capaz de sustituir tan solo parcialmente la función iniciadora de SS4. A diferencia de otros mutantes deficientes en la síntesis de almidón, los mutantes ss4 y ss3/ss4 presentan una tasa de crecimiento inferior a la de plantas silvestres (WT) incluso en condiciones de día largo, siendo especialmente severo el fenotipo del doble mutante. Ambos mutantes presentan un menor contenido en clorofilas y carotenoides y una tasa de fotosíntesis máxima inferior que las plantas WT. Los parámetros de emisión de fluorescencia de la clorofila y los altos niveles de malondialdehído de estos mutantes evidencian la existencia de daño fotooxidativo del aparato fotosintético. El perfil metabólico reveló que ss3/ss4 acumula más de 170 veces el contenido de ADP-glucosa de plantas WT. El bloqueo de la síntesis de ADP-glucosa, mediante la introducción de mutaciones en la fosfoglucomutasa plastidial (PGM1; mutante tripe pgm1/ss3/ss4) o en la subunidad pequeña de la ADPglucosa pirofosforilasa (APS1; mutante aps1/ss3/ss4), restaura en gran medida las tasas de fotosíntesis y de crecimiento en los mutantes triples. En este trabajo proponemos que la acumulación de ADP-glucosa en el mutante ss3/ss4 es responsable de las características fenotípicas del mutante ss3/ss4 (color pálido y baja tasa de crecimiento): la acumulación de ADP-glucosa secuestra una gran parte del pool cloroplastídico de nucleótidos de adenina, limitando la tasa de fotofosforilación y provocando estrés fotooxidativo.
Los artículos seleccionados serán destacados como 'Artículos del mes' y participarán en el Premio de Investigación cicCartuja-Ebro Foods. Se concederá un Premio de 10.000 euros al ganador y dos Accésits de 5.000 euros cada uno al segundo y tercer clasificados.
