Resumen de Análisis genético y molecular del mutante unfinished floral development (ufd): identificación de un nuevo regulador del desarrollo floral en tomate (solanum lycopersicum l.)
El desarrollo reproductivo de las angiospermas supone la diferenciación celular de órganos y tejidos a partir de dominios celulares específicos situados en el meristemo de inflorescencia y en el meristemo floral. Tras la diferenciación, las células que han dejado de ser meristemáticas para adquirir una identidad específica de órgano y/o tejido, mantienen un patron de crecimiento acorde a su identidad y posición. Por consiguiente, la formación de los tejidos y órganos adultos y funcionales requiere de un programa de desarrollo en el que identidad y proliferación celular estén adecuadamente coordinados y regulados a nivel espacio-temporal, permitiendo con ello el crecimiento de los distintos órganos y tejidos.
Los mecanismos genéticos y moleculares que regulan los procesos de desarrollo en plantas constituyen uno de los objetivos primordiales de la biología fundamental, a la vez que su conocimiento constituye un factor esencial para el diseño de nuevas estrategias para la mejora genética en cultivos importantes como tomate. Si bien algunos de estos mecanismos han empezado a ser conocidos en especies modelo como Arabidopsis y arroz, poco se sabe de los genes e interacciones genéticas que regulan la organogénesis floral de tomate, una especie considerada modelo entre las de importancia agronómica. La disponibilidad del genoma secuenciado y anotado de esta especie, así como de herramientas genómicas de gran utilidad para la identificación y análisis funcional de genes clave en el desarrollo, permite afrontar este trabajo con expectativas de éxito razonables.
En el presente trabajo hemos abordado la caracterización de un Nuevo mutante,unfinished flower development (ufd),cuyo fenotipo muestra alteraciones en la organogénesis floral, toda vez que una vez iniciados los primordios de órganos florales, estos son incapaces de proseguir su crecimiento, quedando arrestados en fases muy tempranas de su desarrollo.
El análisis genético realizado reveló que la mutación ufd sigue un patrón de herencia autosómico recesivo. La mutación en el locus UFD no tiene efectos sobre el desarrollo vegetative ni la transición floral de tomate. Sin embargo, las inflorescencias que desarrollan las plantas homocigóticas para el alelo mutante ufd mostraron un tamaño muy reducido, así como un menor número de flores. Además, la actividad del meristemo floral está severamente afectada, lo que impide que los primordios florales puedan proseguir su desarrollo, aun cuando estos se inician en número, disposición y filotaxis normales.
El análisis de micromatrices, llevado a cabo en inflorescencias de plantas de fenotipo mutante reveló alteraciones en los patrones de expression de genes que regulan procesos de division cellular y otros que especifican la identidad de órganos florales; de igual manera, algunos genes involucrados en diferentes rutas de señalización hormonal también mostraron cambios en los perfiles de expresión. Entre los genes cuya expresión se encuentra significativamente alterada en el mutante ufd figuran los genes de proliferación celular FRUIT WEIGHT 2.2 (FW2.2), OVATE y SUN, así como genes de la familia MADS–box que regulan la identidad de los órganos florales; es el caso de MACROCALYX (MC), STAMENLESS (SL), TOMATO AGAMOUS 1(TAG1), TOMATO AGAMOUS-LIKE1 (TAGL1), TOMATO MADS BOX 5 (TM5) y TOMATO MADS BOX 29 (TM29). En su conjunto, estos resultados sugieren que UFD podría actuar coordinando la actividad de los genes que controlan la identidad y el crecimiento de los órganos florales, permitiendole a dichos órganos alcanzar su tamaño y forma característicos.
Por su parte, los análisis hormonales mostraron que la mutación ufd provoca una alteración en la concentración total de fitohormonas. Cabe señalar que el contenido del precursor de etileno, el ácido 1A aminoA1Aciclopropano (ACC), y el estrigol, aumentaron significativamente su concentración en las inflorescencias mutantes ufd.
El estudio de las interacciones genéticas entre UFD y FALSIFLORA (FA), ortólogo del gen LEAFY de Arabidopsis, indica que UFD no participa en la determinación de la identidad del meristemo floral, como tampoco lo hace en el mantenimiento de la identidad del meristemo de inflorescencia, tal y como indica la caracterización de los fenotipos dobles mutantes de ufd y otras mutaciones que afectan al desarrollo de la inflorescencia de tomate, a saber, uniflora (uf), jointless (j), macrocalyx (mc) y single flower truss (sft). Sin embargo, el análisis de las interacciones génicas indica que UFD podría participar en el proceso de maduración del meristemo de inflorescencia, regulando la identidad floral a dominios meristemáticos concretos. En conjunto, análisis genéticos y fenotípicos de los dobles mutantes demuestran que, una vez que la flor comienza su desarrollo, la function de UFD es clave en el control de la ontogenia floral de tomate.
