Funciones morfogenéticas de los genes ANU1, ANU4, ANU9, ANU12, SCA1, SCA5, ICU11 y CP2 de Arabidopsis

En esta Tesis hemos sometido a análisis genético y molecular a varios mutantes foliares previamente aislados en el laboratorio de José Luis Micol, en el que habían sido asignados a las clases fenotípicas Angulata (Anu), Scabra (Sca) e Incurvata (Icu). Los mutantes anu presentan hojas de tamaño infer...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: Mateo Bonmatí, Eduardo
Tipo de recurso: tesis doctoral
Fecha de publicación:2018
País:España
Institución:Universidad Miguel Hernández de Elche
Repositorio:REDIUMH. Depósito Digital de la UMH
OAI Identifier:oai:dspace.umh.es:11000/5084
Acceso en línea:http://hdl.handle.net/11000/5084
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:Genética molecular de plantas
Desarrollo vegetal
Biología molecular de plantas
Genética vegetal
CDU::5 - Ciencias puras y naturales::57 - Biología::575 - Genética general. Citogenética general. Inmunogenética. Evolución. Filogenia
Descripción
Sumario:En esta Tesis hemos sometido a análisis genético y molecular a varios mutantes foliares previamente aislados en el laboratorio de José Luis Micol, en el que habían sido asignados a las clases fenotípicas Angulata (Anu), Scabra (Sca) e Incurvata (Icu). Los mutantes anu presentan hojas de tamaño inferior al silvestre, parcialmente despigmentadas e indentadas. Las hojas de los mutantes sca son variegadas e indentadas y su haz y envés son irregulares. El limbo foliar de los mutantes icu se recurva hacia al haz. Hemos contribuido a la caracterización de los mutantes anu1-1, anu4, anu9-1, anu12, sca1, sca5 e icu11-1. La despigmentación parcial y la indentación de las hojas de los mutantes anu y sca nos condujo a considerarlos candidatos a padecer alguna disfunción del cloroplasto y potencialmente informativos sobre la relación entre la biogénesis de este orgánulo y el desarrollo foliar. La curvatura de las hojas de los mutantes icu indicó una alteración de la dorsoventralidad y sugirió su utilidad para el estudio del crecimiento de los tejidos dorsales (adaxiales) y ventrales (abaxiales) y/o su coordinación. Todos los mutantes mencionados habían sido sometidos previamente a análisis del ligamiento a marcadores moleculares, que delimitó intervalos de 30-750 kb, candidatos a contener los genes causantes del fenotipo a estudio. Hemos caracterizado las mutaciones de dichos intervalos mediante secuenciación masiva, estrategia que nos ha permitido identificar los genes ANU1, ANU4, ANU9, ANU12, SCA1 y SCA5. Hemos confirmado la identidad de estos genes mediante ensayos de alelismo y de complementación fenotípica mediada por transgenes portadores de los correspondientes alelos silvestres. ANU1 es At1g21650, al que autores anteriores denominaron SECRETIONA2 (SECA2), que codifica una proteína con actividad ATPasa localizada en el estroma de los cloroplastos; participa en el sistema Sec de importación de proteínas a los tilacoides. ANU4 es At1g02280, que codifica TRANSLOCON AT THE OUTER ENVELOPE MEMBRANE OF CHLOROPLASTS 33 (TOC33), uno de los componentes del sistema TOC de la envoltura de los cloroplastos, que importa proteínas del citoplasma. ANU9 es At5g14100, que codifica NON-INTRINSIC ABC PROTEIN 14 (NAP14), otro transportador de la envoltura del cloroplasto. ANU12 es At1g49970, que codifica la subunidad CASEINOLYTIC PROTEASE RING 1 (ClpR1) del complejo Clp de degradación de proteínas del cloroplasto. Hemos empleado los mutantes anu1, anu4, anu9 y anu12 para contrastar la validez de la secuenciación masiva para identificar genes causantes de fenotipos de interés. No hemos considerado conveniente continuar su estudio, dado que los correspondientes cuatro genes habían sido caracterizados en mayor o menor medida por autores anteriores. El ribosoma citoplásmico contribuye a la polaridad dorsoventral de las hojas de Arabidopsis. Son prueba de ello los alelos hipomorfos y nulos de varios genes que codifican proteínas ribosómicas, que incrementan la severidad de la ventralización causada por la insuficiencia de función de ASYMMETRIC LEAVES1 (AS1) y AS2; el complejo represor AS1-AS2 es esencial para la especificación de la identidad de los tejidos dorsales de la hoja. Los dobles mutantes sca1 as2 manifiestan un fenotipo sinérgico. Hemos establecido que SCA1 es At2g33800, cuyo producto es RPS5, un componente de la subunidad menor del ribosoma del cloroplasto. Se demuestra así que el ribosoma del cloroplasto participa, como el citoplásmico, en la formación del patrón adaxial-abaxial. Por su parte, SCA5 es At5g20040, que codifica la TRNA ISOPENTENYL TRANSFERASE 9 (IPT9), que participa en la síntesis de la cis-zeatina, una citoquinina. Los mutantes foliares no solo son útiles para identificar genes específicamente implicados en la organogénesis de la hoja: también sirven para desentrañar los mecanismos de desarrollo que la hoja comparte con otros órganos de las plantas. Este ha sido el caso de icu11-1. En el laboratorio de J.L. Micol se concluyó antes del comienzo de esta Tesis que icu11-1 (a) interacciona con alelos mutantes de genes que codifican componentes de la maquinaria epigenética, como ICU1 (más conocido como CURLY LEAF; CLF) e ICU2, (b) causa la desrepresión ectópica y heterocrónica de genes de identidad floral en sus hojas, y (c) es un alelo de At1g22950, que codifica una presunta dioxigenasa dependiente de 2-oxoglutarato y Fe2+ (2OGD). Hemos establecido que ICU11 pertenece a una familia de cinco genes de la superfamilia de las 2OGD, a la que hemos llamado CUPULIFORMIS (CP). ICU11 y CP2, su parálogo más próximo, son funcionalmente redundantes: los dobles mutantes icu11 cp2 carecen de desarrollo vegetativo y florecen inmediatamente después de la germinación. Este fenotipo letal es muy similar al de los alelos de insuficiencia de función de EMBRYONIC FLOWER 1 (EMF1) y EMF2, que codifican proteínas del grupo Polycomb con funciones epigenéticas conocidas. La secuenciación masiva del ARN de icu11-1 ha revelado la desregulación de cientos de genes, algunos de los cuales modulan el desarrollo floral, como los de la familia MADS-box. La desrepresión de uno de estos últimos, SEPALLATA3 (SEP3), causa la curvatura foliar de icu11-1. Hemos demostrado mediante secuenciación masiva del genoma de icu11-1 tras su tratamiento con bisulfito e inmunoprecipitación de su cromatina que ICU11 y CP2 participan en la modificación química de las histonas, pero no en la metilación del ADN. El resultado más importante de esta Tesis es la identificación de una familia de componentes de la maquinaria epigenética cuya actividad parece distinta de las previamente descritas.

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