Enhanced in vitro drought tolerance of Solanum tuberosum and Solanum commersonii plants overexpressing the ScCBF1 gene

Spanish; Castilian. La papa cultivada es sensible a sequía, tanto el rendimiento como la calidad se reducen cuando el potencial hídrico de suelo baja a -0.3 MPa. La sequía también produce alteraciones fisiológicas, bioquímicas y moleculares, que han sido asociados a cambios en la expresión de genes que actúan directamente en la protección de la planta o regulando otros genes de respuesta. En este último grupo, están los factores de transcripción del tipo CBF/DREB, que han sido asociados a tolerancia heladas, salinidad y sequía en diferentes especies. El objetivo de este estudio fue evaluar si la sobreexpresión del gen ScCBF1, clonado desde Solanum commersonii, podría mejorar la tolerancia a sequía en plantas genéticamente modificadas de Solanum tuberosum and S. commersonii bajo condiciones in vitro. En conjunto con algunos mecanismos de adaptación a sequía, como osmoprotectores y genes asociados al ajuste osmótico y estabilidad de las membranas. Los tratamientos de sequía fueron simulados in vitro, agregando polyethylen-glycol (PEG4000) en medio MS libre de hormonas. Se evaluó crecimiento vegetativo, desarrollo radicular, contenido de prolina, y expresión de los genes ScCBF1, P5CS y DNH10. La expresión constitutiva del gen ScCBF1 en ambas especies mejoró significativamente el crecimiento vegetativo y radicular bajo sequía-in vitro. Además, aumentó significativamente el contenido de prolina en hojas y tallos, y la expresión del gen DNH10, sugiriendo que la sobreexpresión constitutiva del gen ScCBF1 estaría asociada a algunos mecanismos de adaptación a sequía.

English. Cultivated potato crops are sensitive to drought stress, reducing yield and tuber quality when the soil water potential drops to -0.3 MPa. However, drought not only affects plant growth and physiological activity, but this stress also induces biochemical and molecular changes in the cellular gene expression profile. triggering genes that play a direct role in plant protection and gene regulation. The genes involved in regulation include C-repeat Binding Factors/Dehydration responsive element binding (CBF/DREB) transcription factors, which increase cold, drought and salt tolerance in different plant species. The aim of this research was to evaluate whether the overexpression of the ScCBF1 gene from Solanum commersonii enhances drought stress tolerance in transgenic Solanum tuberosum and S. commersonii plantlets grown in vitro and induces drought adaptation mechanisms, such as osmoprotectors and genes for osmotic adjustment and membrane stability. Drought conditions were simulated through the addition of polyethylene glycol (PEG4000) to hormone-free MS medium. The vegetative growth, root development, proline content, and ScCBF1, A1-pyrroline-5-carboxylate synthetase (P5CS) and Dehydrins like genes (DNH10) expression were evaluated. The constitutive in vitro overexpression of ScCBF1 in both potato species showed better overall plantlet growth and root development under drought stress and higher proline levels in the stems and leaves. A significant increase in DNH10 expression was also associated with drought stress. In summary, the expression of ScCBF1 in potatoes induces responses associated with drought adaptation mechanisms, resulting in better overall plant growth.