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Presentación curso virtual walter pérez
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Presentación curso virtual walter pérez

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Estudio de caso: Estrés por déficit hídrico en palma de aceite

Estudio de caso: Estrés por déficit hídrico en palma de aceite

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  • 1. Caracterización parcial de proteínas expresadasdiferencialmente en eventos de déficit hídrico enpalma de aceite Elaeis guineensis Jacq mediante proteómica. . Walter Pérez-Mora Grupo de Investigación en Fisiología del estrés y biodiversidad en plantas y microorganismos, Departamento de Biología. Universidad Nacional de Colombia.1
  • 2. • Palma de aceite: Generalidades• Palma de aceite en Colombia• Estrés por déficit hídrico en palma de aceite• Generalidades• Extracción de proteínas• Separación de proteínas: Electroforesis 2D• Secuenciación de péptidos y uso de Herramientas bioinformáticas• Conclusiones y Bibliografía.
  • 3. La planta  Palma de aceite Elaeis guineensis Jacq.  La palma de aceite es una planta tropical propia de climas cálidos que crece en tierras por debajo de los 500 metros sobre el nivel del mar.  Originaria del golfo de Guinea en el África3 occidental.
  • 4. La planta: utilidad  En el año 2005, alrededor de 9,1 millones de hectáreas sembradas con palma de aceite abastecieron el 27,3% de la demanda mundial de aceites y grasas, mientras que en soya se usó un área aproximadamente104 veces mayor para dar un rendimiento similar.
  • 5. Usos de la palma de aceite
  • 6. El cultivo en Colombia Desempeño óptimo  precipitación mayor a 2000 mm al año Norte - Magdalena, Norte del Cesar, Atlántico, Guajira Central - Santander, Norte de Santander, sur del Cesar, Bolívar Oriental - Meta, Cundinamarca, Casanare, Caquetá Occidental - Nariño Primer productor en América Latina. Cuarto productor mundial. Tomado de FEDEPALMA6 2007
  • 7. Déficit hídrico El déficit hídrico ocurre cuando la tasa de transpiración excede el consumo de agua afectando de manera adversa el crecimiento y desarrollo de las plantas así como su productividad (Bhushan et. al. 2007). Este es causado por periodos de sequía prolongados y su efecto depende de las características morfológicas y fisiológicas de la planta.7
  • 8. Respuesta al déficit hídrico Ineficiencia de la cadena de transporte de electrones en la membrana del tilacoide Ajuste osmótico Aumento en la producción de H2O2, radical superóxido y otras especies reactivas de oxígeno (ROS) Acumulación de productos tóxicos de las reacciones de las ROS Disminución de la efectividad del sistema antioxidante Daño en las membranas por peroxidación lipídica y un decrecimiento en la fotosíntesis8 (Oberschall et. al. 2000; Irfan Qureshi et. al. 20
  • 9. Déficit hídrico en palma9
  • 10. Respuesta de la Palma de aceite Incremento Cambios en de la el potencial temperatura hídrico foliar Reducción de Cierre la tasa de estomático a transpiración horas del y fotosíntesis medio día10 (Smith et. al. 1989).
  • 11. Déficit hídrico en palma  El problema del estrés hídrico se ha estudiado a través de mediciones fisiológicas, y con la medición de variables bioquímicas, pero el estudio es relativamente largo. A través de los estudios proteómicos comparado con parámetros fisiológicos y bioquímicos se puede encontrar una descripción clara del problema del estrés hídrico en plantas para hallar una posible solución.11
  • 12. AntedecentesMaterial Vegetal Estudio de Proteómica ReferenciaHojas de Arveja 33 proteínas diferenciales relacionadas con el Taylor et. al.(Pisum sativum) estrés hídrico a nivel de la mitocondria (TOF- 2005 MS)Palma Datilera 23 proteínas diferenciales, cuatro directamente Sghaier et. al.(Phoenix relacionadas con eventos de estrés. (MALDI- 2009dactylifera) TOF-TOF)césped agrostis 43 proteínas diferenciales: aumento en la Xu et. al.(Agrostis abundancia de proteínas del sistema 2010stalonifera) antioxidante. (MS-MS)hojas de trigo 36 proteínas diferenciales; varias relacionadas Caruso et. al.(titricum durum), con los mecanismos de defensa y con la 2009 eliminación de ROS. (MALDI-TOF) Álamo Se encontró una proteína relacionada con la Bonhomme canadiense reparación de PSII después del daño oxidativo. et. al. 2009 (Populus (HPLC-MS) eusamericana)12Maíz (Zea mays) 152 proteínas diferenciales, se destacan Zhu et. al.
  • 13. Conclusión  La caracterización de proteínas diferenciales en el estrés halladas con proteómica y los genes que las expresan, han demostrado ser de utilidad para su uso en programas de mejoramiento genético, ya que identificar los puntos clave a nivel celular que favorecen la respuesta tolerante al déficit, permite generar marcadores moleculares, que en conjunto con el monitoreo de variables ecofisiológicas, permite generar criterios para la selección de materiales promisorios con el fin de encontrar una posible solución al problema que este estrés representa.13
  • 14. Bibliografía  Alvarado, A.; Sterling, F. 2005. Stress tolerant oil palm varieties. ASD Oil Palm Papers, N°28, 5-20.  Baker N. 2008. Chorophyll fluorescence: A probe of photosynthesis in vivo. Ann. Rev. Plant. Biol. 59:89-113.  Barbier-Brygoo, H.; Joyard, J. 2004. Focus on plant proteomics.Plant Physiology and Biochemistry 42, 913–917.  Bonhomme, L.; Monclus, R.; Vincent, D.; Carpin, S.; Claverol, S.; Lomenech A.; Labas, V.; Plomion, C.; Brignolas, F.; Morabito, D. 2009. Genetic variation and drought response in two Populus euramericana genotypes through 2-DE proteomic analysis of leaves from field and glasshouse cultivated plants. Phytochemistry 70, 988–1002  Bradford, M.M. 1976. A rapid and sensitive method for cuantification of microgram quantities of protein using the principle of protein dye binding. Anal. Biochem. 72, 248-254.  Bhushan D, Pandey A, Choudhary MK, Datta A, Chakraborty S, Chakraborty N. 2007. Comparative Proteomics Analysis of Differentially Expressed Proteins in Chickpea Extracellular Matrix during Dehydration Stress. Molecular and Cellular Proteomics 6(11): 1868-1884.  Caruso, G.; Cavaliere, C.; Foglia, P.; Gubbiotti, R.; Samperi, R.; Laganà, A. 2009. Analysis of drought responsive proteins in wheat (Triticum durum) by 2D-PAGE and MALDI-TOF mass spectrometry. Plant Science 177 570–576  Faurobert, M.; Chaïb, J.; Pelpoir, E. 2007. Phenol Extraction of Proteins for Proteomic Studies of Recalcitrant Plant Tissues. Methods in Molecular Biology, vol. 335: Plant Proteomics: Methods and Protocols.  Fedepalma. La agroindustria de la palma de aceite en Colombia. 2007. En http://www.fedepalma.org/documen/2007/agroindustria_palma.pdf. 30-08-10  Ferreira, S.; Hjerno, K.; Larsen, M.; Wingsle, G.; Larsen, P.; Fey, S.; Roepstorff, P.; Pais, M. 2006. Proteome profiling of populuse uphratica oliv. Upon heat stress. Annals of Botany 98:361-377.14
  • 15.  Gazanchian, A.; Hajheidari, M.; Sima, N.K.; Salekdeh, G. 2007. Proteome response of Elymus elongatum to severe water stress and recovery. Journal of Experimental Botany, Vol. 58, No. 2, pp. 291–300.  Hashiguchi, A.; Ahsan, N.; Komatsu, S. 2009. Proteomics application of crops in the context of climatic changes. Food Research International, doi:10.1016/j.foodres.2009.07.033.  Hirano, H.; Islam, N.; Kawasaki, H. 2004. Technical aspects of functional proteomics in plants. Phytochemistry 65, 1487–1498.  Irar, S.; Brinib, F.; Godaya, A.; Masmoudib, K.; Pagès, M. 2010. Proteomic analysis of wheat embryos with 2-DE and liquid-phase chromatography (ProteomeLab PF-2D) — A wider perspective of the proteome. Journal of proteomics, 73, 1707-1721.  Irfan Qureshi, M.; Qadir, S.; Zolla, L. 2007. Proteomics-based dissection of stress-responsive pathways in plants. Journal of Plant Physiology 164, 1239-1260.  Lima, A.; DaMatta, M.; Pinheiro, H.; Totola. M.; Loureiro, M. 2002. Photochemical responses and oxidative stress in two clones of Coffea canephora under water deficit conditions. Environmental and Experimental Botany 47 239–247.  Martínez, J. 2007. Evaluación de la actividad antioxidante de Extractos orgánicos de semillas de Heliocarpus terebinthinaceus. Tesis doctoral. Universidad tecnológica de la mixteca, pp 6-9.  Mayes Sean, Farah Hafeez, Zuzana Price, Don MacDonald, Norbert Billotte, and Jeremy Roberts. 2008. Chapter 15. Molecular Research in Oil Palm, the Key Oil Crop for the Future. Genomics of Tropical Crop Plants. Editors: Paul H. Moore and Ray Ming. Springer.  Méchin, V.; Damerval, C.; Zivy, M. 2007. Total Protein Extraction with TCA-Acetone. Methods in Molecular Biology, vol. 335: Plant Proteomics: Methods and Protocols.  Medrano, H.; Bota, J.; Cifre, J.; Flexas, J.; Ribas-Carbó, M.; Gulías, J. 2007. Eficiencia en el uso del agua por las plantas. Investigaciones Geográficas, nº 43, 68-72.  Newton, R.; Brenton, G.; Smith, C.; Dudley, E. 2004. Plant proteome analysis by mass spectrometry: principles, problems, pitfalls and recent developments. Phytochemistry 65, 1449–1485  Oberschall, A.; Deák, M.; Török, K.; Sass, L.; Vaas I, Kovács, I.; Feher, A.; Dudits, D.; Horváth, G. 2000. A novel aldolase/aldehyde reductase protects transgenic plants against lipid peroxidation under chemical and drought stresses. Plant J, 24: 437–46.  Ochs, R.; Daniel, C. 1976. Research on techniques adapted to dry regions. In: Corley R.H.V. et al Editors, Oil Palm Research. Elsevier Scientific Publishing Company, Amsterdam, The Netherlands. pp. 315-330.15
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