Caracterización funcional de los genes maestros del desarrollo estomático spch, mute y fama en tomate y vid

• Autores: Alfonso Ortega Garrido
• Directores de la Tesis: Montaña Mena Marugan (dir. tes.), Carmen Fenoll (codir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Castilla-La Mancha ( España ) en 2019
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Carolina Escobar de Lucas (presid.), Javier Cabrera Chaves (secret.), Pedro Gómez Jiménez de Cisneros (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencias Agrarias y Ambientales por la Universidad de Castilla-La Mancha
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: RUIdeRA
• Resumen

  • Las redes de genes que controlan el desarrollo de estomas a partir de células protodérmicas en órganos aéreos han sido descritos en Arabidopsis, pero esta información es escasa hoy en día en variedades de cultivo. En esta especie modelo, el proceso está regulado por la interacción de diversos factores positivos que promueven la formación de estomas, y reguladores negativos que inhiben que adquieran el destino de estoma a aquellas células en contacto con un estoma, o bien inhibiendo a los precursores estomáticos. Tres de los reguladores positivos son factores de transcripción de la familia bHLH, pues presentan el dominio básico helicoidal-bucle-hélice (bHLH): SPEECHLESS (SPCH), MUTE y FAMA. Estos factores de transcripción controlan los estadios consecutivos de la progresión del linaje estomático. La actividad de todos estos factores positivos y negativos determina la abundancia estomática en un órgano maduro, un parámetro que influye sobre el área máxima de poros estomáticos disponibles para el intercambio de gases entre la planta y la atmósfera y, por consiguiente, afectando al rendimiento de la planta en diferentes condiciones de crecimiento. Por ejemplo, con una mayor abundancia estomática se las plantas obtendrían unas tasas mayores de transpiración y fotosintética, lo que mejora el enfriamiento y la productividad bajo condiciones de calor en cultivos irrigados; mientras que una menor abundancia de estomas optimiza la eficiencia del uso del agua durante la escasez de agua.

    Mediante el análisis filogenético, identificamos los ortólogos putativos de los tres genes reguladores del estoma de la bHLH de Arabidopsis en Solanum lycopersicum (denominados SolycSPCH, SolycMUTE y SolyclFAMA) y en Vitis vinífera (definidos como VvSPCH, VvMUTE y VvFAMA). Se clonaron los cDNA de longitud completa a partir de cotiledones de tomate Moneymaker y de meristemos muy jóvenes de Pinot Noir. Se han empleado estas regiones codificantes y sus fusiones con GFP en ensayos funcionales, para comprobar si podría complementar los mutantes de pérdida de función de Arabidopsis correspondientes, cuando se expresan con sus respectivos promotores de Arabidopsis o con un promotor constitutivo inducible por β-estradiol. Por otra parte, se introdujeron en plantas de Arabidopsis silvestres los posibles promotores de S. lycopersicum fusionados a GFP para explorar la conservación de los mecanismos reguladores de cis.

    La identificación de alelos mutantes para los genes SPCH, MUTE y FAMA (por TILLING o eco-TILLING) o el diseño de variantes específicas con propiedades alteradas que confieren rasgos fisiológicos beneficiosos contribuirán a la adaptación y productividad del tomate y la vid para futuros escenarios climáticos.