Resumen

Las plantas presentan una gran variedad de mecanismos de defensa contra los diferentes factores medioambientales externos a que se encuentran sometidas. Un exceso de radiación solar, sequía, presencia de determinados contaminantes atmosféricos como ozono, etc. pueden resultar muy perjudiciales para los cultivos y las plantas en general, ya que dan lugar a la producción de un exceso de especies reactivas de oxígeno (ROS), lo cual altera el correcto funcionamiento del metabolismo vegetal. Entre los mecanismos de defensa que activan las plantas ante una situación de este tipo cabe destacar el ciclo Glutatión-Ascorbato, que se produce mayoritariamente en los cloroplastos. Es una ruta metabólica compleja en la cual están implicadas una gran variedad de etapas químicas, fotoquímicas y enzimáticas. El principal papel de esta ruta es la detoxificación de las especies reactivas del oxígeno (radicales superóxido, radicales hidróxido y peróxido de hidrógeno) generadas como consecuencia de los procesos metabólicos de la planta normales y/o a partir una situación de estrés oxidativo ocasionada por factores medioambientales externos. En el presente proyecto se pretende desarrollar modelos matemáticos que nos permitan llevar a cabo la simulación computacional de la ruta metabólica en estudio, incluyendo diferentes factores externos como pueden ser la duración del fotoperíodo y la noche y/o la presencia de algunos contaminantes atmoféricos, así como factores internos que incluirían otras etapas o rutas metabólicas, como por ejemplo la fotosíntesis, estrechamente relacionadas con el proceso. Una vez diseñados los modelos correspondientes, se realizará el análisis de su comportamiento cinético y dinámico mediante diferentes herramientas matemáticas y computacionales, así como la puesta a punto de métodos analíticos (sensores) que permitan medir el grado de estrés oxidativo en las plantas. El conocimiento del comportamiento cinético de las etapas relacionadas con el ciclo glutatión-ascorbato nos permitirá prever el efecto que tienen los factores ambientales adversos en las plantas que, debido al cambio climático y a la contaminación ambiental, podrán ser más agresivos en el futuro. Además, la puesta a punto de una técnica adecuada para analizar un marcador de estrés oxidativo, como puede ser peróxido de hidrógeno, ascorbato y/o glutatión, podría ayudar en la detección de enfermedades, contaminación del suelo, necesidades de riego de la planta, etc. El proyecto tiene un marcado carácter multidisciplinar en el que se integrarán técnicas matemáticas, computacionales, químicas y bioquímicas.