Análisis de la expresión del gen de la S-RNasa en cruzas controladas de Prunus serotina subsp. Capulí

• Baquero Méndez, Verónica ^[1] ; Mejía Duque, Daniela Carolina ^[2] ; Torres, María de Lourdes ^[2]
  1. [1] Laboratorio de Biotecnología Vegetal, Ingeniería en Biotecnología, Colegio de Ciencias Biológicas y Ambientales, Universidad San Francisco de Quito USFQ, Campus Cumbayá, Diego de Robles y Vía Interoceánica, 17-1200-841, Quito 170901, Ecuador
  2. [2] Universidad San Francisco de Quito USFQ
• Localización: ACI Avances en Ciencias e Ingenierías, ISSN-e 2528-7788, ISSN 1390-5384, Vol. 15, Nº. 2, 2023
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Analysis of the expression of the S-RNase gene in controlled crosses of Prunus serotina subsp. Capuli
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    El árbol de capulí (Prunus serotina subsp. capulí) pertenece a la familia Rosaceae y es originario de América del Norte, aunque se encuentra ampliamente distribuido en zonas frías y templadas de Sudamérica, especialmente en Ecuador. Su fruto es una baya pequeña de alto interés comercial debido a las sustancias terapéuticas que contiene como antioxidantes, asociados al tratamiento de enfermedades cardiovasculares e inflamatorias. Tanto productores nacionales como pueblos ancestrales lo utilizan para la elaboración de mermeladas y bebidas fermentadas y/o espirituosas. Sin embargo, no existen cultivos agrícolas establecidos como tales en el Ecuador, por lo que resulta interesante estudiar sus mecanismos de reproducción para aplicarlos en programas de agricultura y reforestación. En especies como P. serotina es interesante entender el mecanismo GSI (gametophytic self-incompatibility) que ha evolucionado en flores hermafroditas para evitar la endogamia y que implica una limitación para la producción de frutos. El GSI es controlado por el Locus S, conformado por el gen de la S-RNasa (expresado en el pistilo) y el gen SFB, (expresado en el polen). La dinámica entre los dos genes activa o desactiva ciertas proteínas que influyen en la compatibilidad o incompatibilidad de una determinada cruza, funcionando como un complejo molecular a modo de llave y cerradura. Este sistema evita que cruzas entre individuos genéticamente emparentados puedan generar frutos, ya que trunca el crecimiento de tubos polínicos que no pueden llegar al ovario a fecundar. Esta investigación tuvo como objetivo estudiar la expresión del gen de la S-RNasa, en cruzas compatibles e incompatibles del capulí. Para esto, se realizaron polinizaciones controladas, se extrajo ARN y se realizó una RT-qPCR. Con los valores Ct obtenidos de las qPCR, se realizaron análisis estadísticos para determinar la significancia de la expresión génica entre las cruzas compatibles e incompatibles. Se complementó el estudio con un análisis del desarrollo de tubos polínicos en las distintas cruzas para entender la relación con la expresión del gen de la S-RNasa. Los resultados alcanzados sugieren que, en el caso del capulí, puede suceder una supresión del sistema GSI, provocando que cruzas consideradas como incompatibles actúen como compatibles.

  • English

    The capulí tree (Prunus serotina subsp. capuli) belongs to the Rosaceae family and is native to North America, although it is widely distributed in cold and temperate areas of South America, especially in Ecuador. Its fruit is a small berry of high commercial interest due to the therapeutic substances it contains, such as antioxidants, associated with the treatment of cardiovascular and inflammatory diseases. Both national producers and ancestral communities use it for the production of jams and fermented beverages and/or spirits. However, there are no agricultural crops established as such in Ecuador, so it is interesting to study their reproduction mechanisms in order to apply them in agricultural and reforestation programs. In species such as P. serotina, it is important to understand the GSI (gametophytic self-incompatibility) mechanism that has evolved in hermaphrodite flowers to avoid inbreeding and that implies a limitation for fruit production. GSI is controlled by the S Locus, consisting of the S-RNase gene (expressed in the pistil) and the SFB gene (expressed in the pollen). The dynamic between the two genes activates or deactivates certain proteins that influence the compatibility or incompatibility of a specific cross, functioning as a molecular complex like a lock and a key. This system prevents crosses between genetically related individuals from generating fruits, since it truncates the growth of pollen tubes, preventing them from reaching the ovary for fertilization. The objective of this research was to study the expression of the S-RNase gene in compatible and incompatible crosses of capuli. For this purpose, controlled pollinations were carried out, RNA was extracted and RT-qPCR was performed. With the Ct values obtained from the qPCRs, statistical analyses were performed to determine the significance of gene expression between compatible and incompatible crosses. The study was complemented with an analysis of pollen tube development in different crosses to understand the relationship with S-RNase gene expression. The results suggest that, in the case of capuli, a suppression of the GSI system may occur, causing crosses considered incompatible to act as compatible.