Evolución y caracterización funcional de los genes HEC3 en el desarrollo de flores y fruto de nicotiana benthamiana
- Autores: Clara Inés Ortiz Ramírez
- Directores de la Tesis: Ludovico Dreni (dir. tes.), Cristina Ferrandiz Maestre (dir. tes.), María Belén Pico Sirvent (tut. tes.)
- Lectura: En la Universitat Politècnica de València ( España ) en 2023
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Rafael Lozano Ruiz (presid.), Javier Fuertes Aguilar (secret.), María Manuela Ribeiro Costa (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biotecnología por la Universitat Politècnica de València
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: RiuNet
- Resumen
El éxito de la fertilización en las Angiospermas depende del adecuado y coordinado desarrollo de los diferentes tejidos del gineceo: ovario, estilo y estigma. Los mecanismos moleculares asociados a la correcta formación y desarrollo del gineceo han sido bien estudiados en la especie modelo Arabidopsis thaliana. Diversos genes pertenecientes a múltiples familias de factores de transcripción han sido sugeridos como reguladores indispensables en la correcta formación del estilo y el estigma de las Angiospermas.
Entre ellas se encuentran la familia basic Helix Loop Helix, bHLH. Los genes HECATE (HEC) pertenecen al linaje de genes HEC1/2/3/IND. Análisis filogenéticos han revelado que las Angiospermas poseen, al menos, tres copias de genes HEC (HEC1/2/3), mientras que el gen INDEHISCENT (IND) es un parálogo especifico de HEC3 en Brassicaceae; las demás Angiospermas poseen homólogos preduplicación más similares a HEC3 que a IND. Funcionalmente, en Arabidopsis, los genes HEC1/2/3 son redundantes en la correcta formación de gineceo, mientras que IND tiene funciones en la diferenciación de la zona de dehiscencia del fruto.
Así, nos propusimos conocer las funciones de los genes HEC, previas a la diversificación de Brassicaceae. Particularmente estudiamos los ortólogos de los genes HEC1/2/3 en Nicotiana benthamiana.
En nuestro estudio, los genes NibeHEC1/2 solo se expresan en meristemos vegetativos y hojas, mientras que NibeHEC3 se expresa predominantemente durante el desarrollo de la flor y aumenta su expresión progresivamente hasta la antesis en el tracto de transmisión del estilo, el estigma y las zonas de dehiscencia de anteras y frutos, de un modo similar al que lo hacen conjuntamente los genes HEC1/2/3/IND en Arabidopsis.
La caracterización funcional por VIGS y CRISPR-Cas9 nos confirmó que NibeHEC3 está implicado en la elongación de la región estilar y la diferenciación de las papilas estigmáticas. Además, NibeHEC3 es importante en el desarrollo de las anteras y los frutos de Nicotiana benthamiana.
En conjunto, los datos reportados más nuestra caracterización funcional sugieren que los genes HEC3, previos al evento de duplicación del linaje HEC3/IND, conservan las funciones ancestrales en el desarrollo de la región más distal del gineceo y la diferenciación de la zona de dehiscencia de frutos, mientras que en Brassicacaceae, luego de la duplicación del linaje HEC3/IND, estas dos funciones parecen haberse subfuncionalizado durante la diversificación de la familia Brassicaceae entre los genes HEC1/2/3 e IND respectivamente. Además, describimos una novedosa función para los genes HEC3 asociada al desarrollo de las anteras en Nicotiana benthamiana, una función con la cual no se había asociado a los genes HEC con anterioridad.
Así, el dilucidar detalles adicionales acerca de las funciones de los genes HEC y sugerir como estos interactúan para la formación del gineceo en eudicotiledóneas fuera de Brassicaceae ayudará a proporcionar información sobre diversos aspectos en la evolución y desarrollo del gineceo y del fruto en Angiospermas.
