Estudios moleculares durante la embriogénesis somática en Coffea arabica

• Autores: Rafael Antonio Rojas Herrera
• Directores de la Tesis: Víctor Manuel Loyola Vargas (dir. tes.)
• Lectura: En la Centro de Investigación Científica de Yucatán ( México ) en 2002
• Idioma: español
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: cicy.repositorioinstitucional.mx
• Resumen
  • español

    La embriogénesis somática (ES) fue descubierta en zanahoria (Daucus carota), en la década de los 50s y desde entonces, éste ha sido el modelo más empleado para estudiar dicho fenómeno. Hasta la fecha se han clonado varios genes cuya expresión varía a lo largo de la inducción de la ES y el desarrollo de los embriones. Debido al amplio espectro de los productos codificados por estos genes, se hace difícil un análisis que integre los resultados publicados, así como la propuesta de un modelo que explique la reprogramación de las células somáticas y su canalización hacia la formación de un embrión somático. Básicamente, los genes que participan en este fenómeno pueden actuar en el inicio de esta reprogramación , en el tránsito de las estructuras embrionarias a través de diferentes estadios de desarrollo donde se establecen los patrones de órganos y tejidos de la futura planta, yen la maduración de los embriones, estadio del que se han clonado varios genes LEA y/o regulados por ABA, así como aquellos que pueden no tener un papel directo, pero que pueden ayudar en la formación de los embriones .

    Debido a su importancia económica y dado que la ES se obtuvo en este cultivo desde 1970, el café (Coffea spp.) puede ser un buen modelo para estos estudios en plantas tropicales perennes. En el presente trabajo, el objetivo fundamental fue estudiar la expresión diferencial de genes durante la inducción de la ES en Coffea arabica. Con este fin se utilizó el despliegue diferencial de mensajeros, clonándose aquellos fragmentos de genes que mostraban expresión diferencial en los estadios tempranos de la inducción del proceso, en explantes foliares y suspensiones celulares. Un total de 23 fragmentos fueron clonados, entre los cuales se encontraron incrementos y disminuciones de los niveles de expresión . Para eliminar los falsos positivos obtenidos en los despliegues diferenciales, se desarrolló una metodología de "dot blot" inverso que permitió realizar estos análisis rápida y eficientemente. A partir de los fragmentos de genes clonados , se pudo constatar la complejidad de la ES y la diversidad de genes que participan en este proceso.

    Entre los fragmentos de genes clonados se encontró uno (AR-52), del que se pudo traducir conceptualmente un polipéptido altamente similar a quitinasas ácidas clase 111. En otros modelos se ha observado que estas enzimas pueden tener un papel muy importante en el establecimiento de la ES. En café, los resultados obtenidos sugieren la participación de estas enzimas en los estadios tempranos de la inducción de la ES así como una regu~ción diferencial por herida.

    Los datos zimográficos mostraron la existencia de tres isoenzimas con regulación diferencial en condiciones de embriogénesis y no embriogénesis.

  • English

    Somatic embryogenesis (SE) was discovered in carrot (Oaucus carota) in the 50 's and it has been the most used model for studying this phenomenon in plants. To date, several genes, whose expression varies through SE and the development of embryos, have been cloned. Due to the high diversity of products encoded by those genes, it is ·very difficult to make an integrating analysis of the published results and then , to pro pose a plausible model to explain the reprogramming of somatic cell and its rerouting toward the formation of a soma tic embryo. Genes participating in SE can act at the onset of this reprogramming, in the passing of embryos throughout different developmental stages where organs and tissues are established and during maturation. Other cloned genes seem to have not a direct role in SE but can serve as helpers in assisting the cellular process during embryo formation .

    In coffee (Cottea spp.), SE was established in 1970. It has proven to be a good model to conduct molecular and biochemical studies of morphogenesis in perennial and tropical plants. In the present work, the main purpose was to study the differential gene express ion during the induction of SE in Coffea arabica. A differential display analysis approach was used and those genes that were differentially expressed during the early stages after induction in leaf explants and suspension cultures were cloned. A total of 23 gene fragments that showed variations in their expression were re-amplified and cloned. To eliminate false positives obtained in this approach, a reverse dot blot assay was developed allowing fast and reliable results . Cloned fragment allowed us to confirm the complexity of SE and the diversity of genes participating in this process.

    In other model systems, the participation of chitinases in the establishment of SE had been described. A partial cONA encoding a putative chitinase was cloned in the present study. Our results suggest the participation of these enzymes in the early stages of SE induction in coffee, as well as the existence of a differential regulation by wounding. Zymography of chitinases suggest that there are three isoenzymes which are differentially regulated in embryogenic and nonembryogenic conditions.