Las plantas son biofactorías naturales que producen gran variedad de metabolitos secundarios con numerosas aplicaciones en medicina, cosmética e industria alimentaria. Sin embargo, estos compuestos se producen de forma natural en muy baja cantidad. Este proyecto se centra en optimizar Nicotiana tabacum como biofactoría para la producción de terpenoides de interés biotecnológico. N. tabacum presenta características ventajosas como un rápido crecimiento, fácil manipulación y abundancia de tricomas glandulares en las hojas. Estos tricomas tienen gran capacidad metabólica y de secreción de diterpenos, por lo que son ideales para la producción de terpenoides de alto valor.
En este proyecto primero se caracterizan elementos reguladores como promotores y terminadores constitutivos y promotores específicos de tricomas glandulares. Los resultados obtenidos nos han permitido identificar promotores y terminadores con un rango de actividades que permitirá lograr una expresión genética controlada tanto de forma transitoria como dirigida a tricomas. En paralelo se identificaron y caracterizan líneas mutantes en genes involucrados en el desarrollo de tricomas, y en genes de la ruta de síntesis de diterpenos. Estos mutantes potencialmente poseen características que favorecen el uso de N. tabacum como biofactoría. Finalmente, se intentó profundizar en la caracterización del metabolismo de compuestos terpenoides exógenos en N. tabacum.
Los resultados obtenidos en este proyecto son un primer paso en la optimización de N. tabacum como biofactoría. Las herramientas desarrolladas facilitarán futuras investigaciones y aplicaciones industriales, allanando el camino hacia la producción eficiente de terpenoides de alto valor en plantas.
ABSTRACT
Plants are natural biofactories that produce a wide variety of secondary metabolites with numerous applications in medicine, cosmetics, and the food industry. However, these compounds are naturally produced in very low quantities. This project focuses on optimizing Nicotiana tabacum as a biofactory for the production of terpenoids of biotechnological interest. N. tabacum presents advantageous characteristics such as rapid growth, easy manipulation, and an abundance of glandular trichomes on its leaves. These trichomes have a high metabolic capacity and naturally secrete diterpenes, making them ideal for the production of high-value terpenoids.
In this project, regulatory elements such as constitutive and glandular trichome-specific promoters and terminators were first characterized. The results allowed us to identify promoters and terminators with a range of activities that will enable controlled gene expression both transiently and targeted to trichomes. In parallel, mutant lines in genes involved in trichome development and in genes of the diterpene synthesis pathway were identified and characterized. These mutants potentially have characteristics that favor the use of N. tabacum as a biofactory. Finally, we attempted to deepen the characterization of the metabolism of exogenous terpenoid compounds in N. tabacum.
The results obtained in this project are a first step in optimizing N. tabacum as a biofactory. The tools developed will facilitate future research and industrial applications, paving the way for the efficient production of high-value terpenoids in plants.
Las plantas son biofactorías naturales que producen gran variedad de metabolitos secundarios con numerosas aplicaciones en medicina, cosmética e industria alimentaria. Sin embargo, estos compuestos se producen de forma natural en muy baja cantidad. Este proyecto se centra en optimizar Nicotiana tabacum como biofactoría para la producción de terpenoides de interés biotecnológico. N. tabacum presenta características ventajosas como un rápido crecimiento, fácil manipulación y abundancia de tricomas glandulares en las hojas. Estos tricomas tienen gran capacidad metabólica y de secreción de diterpenos, por lo que son ideales para la producción de terpenoides de alto valor.
En este proyecto primero se caracterizan elementos reguladores como promotores y terminadores constitutivos y promotores específicos de tricomas glandulares. Los resultados obtenidos nos han permitido identificar promotores y terminadores con un rango de actividades que permitirá lograr una expresión genética controlada tanto de forma transitoria como dirigida a tricomas. En paralelo se identificaron y caracterizan líneas mutantes en genes involucrados en el desarrollo de tricomas, y en genes de la ruta de síntesis de diterpenos. Estos mutantes potencialmente poseen características que favorecen el uso de N. tabacum como biofactoría. Finalmente, se intentó profundizar en la caracterización del metabolismo de compuestos terpenoides exógenos en N. tabacum.
Los resultados obtenidos en este proyecto son un primer paso en la optimización de N. tabacum como biofactoría. Las herramientas desarrolladas facilitarán futuras investigaciones y aplicaciones industriales, allanando el camino hacia la producción eficiente de terpenoides de alto valor en plantas.
ABSTRACT
Plants are natural biofactories that produce a wide variety of secondary metabolites with numerous applications in medicine, cosmetics, and the food industry. However, these compounds are naturally produced in very low quantities. This project focuses on optimizing Nicotiana tabacum as a biofactory for the production of terpenoids of biotechnological interest. N. tabacum presents advantageous characteristics such as rapid growth, easy manipulation, and an abundance of glandular trichomes on its leaves. These trichomes have a high metabolic capacity and naturally secrete diterpenes, making them ideal for the production of high-value terpenoids.
In this project, regulatory elements such as constitutive and glandular trichome-specific promoters and terminators were first characterized. The results allowed us to identify promoters and terminators with a range of activities that will enable controlled gene expression both transiently and targeted to trichomes. In parallel, mutant lines in genes involved in trichome development and in genes of the diterpene synthesis pathway were identified and characterized. These mutants potentially have characteristics that favor the use of N. tabacum as a biofactory. Finally, we attempted to deepen the characterization of the metabolism of exogenous terpenoid compounds in N. tabacum.
The results obtained in this project are a first step in optimizing N. tabacum as a biofactory. The tools developed will facilitate future research and industrial applications, paving the way for the efficient production of high-value terpenoids in plants. Read More
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