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Caracterización de los mecanismos moleculares de translocación de K+ y nuevos reguladores del transportador SlHAK5 en Solanum lycopersicum L

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dc.contributor.advisorNieves Cordones, Manuel
dc.contributor.advisorRubio Muñoz, Francisco
dc.contributor.authorMartínez Martínez, Almudena
dc.contributor.departmentSin departamento asociado
dc.contributor.otherEscuela Internacional de Doctorado
dc.date.accessioned2025-12-11T08:14:00Z
dc.date.available2025-12-11T08:14:00Z
dc.date.created2025-11-28
dc.date.issued2025-12-01
dc.description.abstractObjectives K+ is an essential macronutrient for plants, involved in numerous physiological processes. In the current context, where it is necessary to develop varieties with improved nutrient uptake and use efficiency to address agronomic and environmental challenges, understanding the molecular mechanisms regulating K+ uptake and translocation is of particular relevance. Therefore, this doctoral thesis pursued three main objectives: (1) to study the role of the kinase SlCIPK9 in the regulation of the SlHAK5 transporter in tomato; (2) to analyze the function of the SlNRT1.5 transporter in K+ translocation from root to shoot; and (3) to identify new SlCIPK/SlCBL complexes involved in the activation of the SlHAK5 transporter. Methodology The above objectives were addressed through a combination of approaches, including heterologous expression assays in yeast and Xenopus laevis oocytes, bifluorescence assays to study protein–protein interactions, generation of knockout plants using CRISPR-Cas, hydroponic cultivation of tomato plants, determination of cation and anion content, pollen germination and tube elongation studies, as well as microscopy techniques. Conclusions The experimental work led to the following conclusions:1. slcipk9 mutant plants do not exhibit impaired K+ uptake or growth under low-K+ conditions, suggesting a limited role of SlCIPK9 in K+ nutrition in tomato. 2. SlCIPK9 is predominantly expressed in stamens, and its loss of function led to significantly shorter pollen tubes, revealing a specific role in pollen tube elongation. 3. The pollen phenotype observed in slcipk9 mutants occurs despite normal K+ content, indicating that SlCIPK9 regulates pollen tube elongation via a K+-independent mechanism. 4. SlNRT1.5 mediates K+ efflux when is expressed in Xenopus oocytes and, in tomato plants, it is expressed in multiple tissues, with particularly high expression in the root stele. 5. slnrt1.5 plants accumulate less K+ shoots than WT plants under low external pH (4.5) and limited K+ (0.05 mM) and N (0.5 mM) supply, indicating that SlNRT1.5 is a central component of K+ translocation, most likely by mediating K+ loading into the xylem vessels. 6. Further analyses of slskor slnrt1.5 double mutants reveal an overlapping role of SlSKOR and SlNRT1.5 to shoot K+ accumulation, with SlNRT1.5 playing a more prominent role under low-K+ conditions. 7. The targeted yeast complementation assay identify SlCIPK15 and SlCIPK26 as novel kinases capable of activating the high-affinity K+ transporter SlHAK5. Their functionality was confirmed through Rb+ uptake assays in yeast and BiFC interaction studies in Nicotiana. 8. Studies with slcipk15 knockout plants shows that this kinase plays an important role in pollen tube elongation but not in pollen germination. Unexpectedly, SlCIPK15 acts as a negative regulator of K+ translocation rather than as a positive regulator of SlHAK5-mediated K+ uptake. 9. Functional characterization of slcipk26 knockout lines reveals impaired pollen germination and phenotypes resembling those of slhak5 mutants, suggesting that SlCIPK26 regulates SlHAK5 in reproductive tissues. In contrast, in roots SlCIPK26 does not appear to play a major role in SlHAK5-mediated K+ transport.
dc.embargo.terms29-nov-2026
dc.formatapplication/pdfes
dc.format.extent229
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10201/178749
dc.languagespa
dc.publisherUniversidad de Murcia
dc.relationLa realización de esta Tesis Doctoral ha sido financiada por los siguientes proyectos: • Título del proyecto: Incremento del uso eficiente del K+ en cultivos: Identificación de nuevos sistemas de transporte de K+ y de redes de regulación fundamentales para la nutrición de K+ de las plantas. Entidad financiadora: Ministerio de Ciencia e Innovación. Plan Nacional Proyectos I+D+i Retos Investigación (RTI) Número de identificación: PID2019-106649RB-I00 Duración: 2020-2023 Presupuesto total: 147.000 euros Investigador principal: Francisco Rubio Muñoz • Título del proyecto: Detección, señalización y sistemas de transporte implicados en la adquisición de K+, NO3- y Na+ en plantas de tomate Entidad financiadora: Ministerio de Ciencia e Innovación. Plan Nacional Proyectos I+D+i Retos Investigación (RTI) Número de identificación: PID2022-137655OB-I00 Duración: 2023-2026 Presupuesto total: 193.750 euros Investigador principal: Francisco Rubio Muñoz • Título del proyecto: Optimización de cultivos hortícolas para mitigar los efectos del cambio climático: control ambiental y uso eficiente del agua y nutrientes. Entidad financiadora: Programa Agroalnext (EUNextGeneration, Fundación Seneca) Número de identificación: PRTR-C17.I1 Duración: 2023-2025 Presupuesto total: 80.000 Investigador principal: Manuel Nieves Cordones • Título del proyecto: Aumento del uso eficiente de nutrientes y tolerancia a la salinidad mediante la identificación de nuevos interactores de un regulador maestro de la nutrición mineral vegetal Entidad financiadora: EUNextGeneration, Ministerio de Ciencia. Ayudas para Incentivar la Consolidación Investigadora 2022 Número de identificación: CNS2022-135151 Duración: 2023-2025 Presupuesto total: 199.285€ Investigador principal: Manuel Nieves Cordones • Título del proyecto: Ayuda extraordinaria para la preparación del proyecto (PID2022-137655OB-I00) Entidad financiadora: Consejo Superior de Investigaciones Científicas Número de identificación: 2023AEP051 Duración: 2023 Presupuesto total: 24.500 euros Investigador principal: Francisco Rubio Muñoz • Título del proyecto: Identificación de fosfatasas implicadas en la regulación de la absorción y translocación de potasio en plantas de tomate Entidad financiadora: Fundación Séneca de la Región de Murcia Número de identificación: 22563/PI/24 Duración: 2025-2027 Presupuesto total: 115.720 euros Investigador principal: Francisco Rubio Muñoz La firmante de la presente Tesis Doctoral ha disfrutado de un contrato predoctoral del programa de Formación de Profesorado Universitario (FPU), con referencia FPU20/04469, concedido por el Ministerio de Educación, Cultura y Deporte. Durante el desarrollo del contrato, la firmante de la tesis también disfrutó de una ayuda complementaria de movilidad con referencia EST23/00574 destinada a beneficiarios del programa FPU para realizar una estancia en Toulouse (Francia), en el Laboratoire de recherche en sciences végétales (LRSV) – CNR.
dc.rightsLa difusión de este documento por medio de Internet ha sido autorizado por los titulares de los derechos de propiedad intelectual únicamente para usos privados enmarcados en actividades de investigación y docencia. No se autoriza su reproducción con finalidades de lucro ni su difusión.es
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dc.rights.accessRightsinfo:eu-repo/semantics/embargoedAccess
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectBiología molecular vegetal
dc.subject.odsNo relacionado con ningún objetivo de desarrollo sostenible
dc.titleCaracterización de los mecanismos moleculares de translocación de K+ y nuevos reguladores del transportador SlHAK5 en Solanum lycopersicum L
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis
dspace.entity.typePublicationes
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Ciencias