Naturalvariation studies ofplant responses tophosphate starvation: Insightsongenefunction,regulation andevolution

• Autores: Iris Martínez Hevia
• Directores de la Tesis: Francisco Javier Paz-Ares Rodríguez (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2023
• Idioma: inglés
• Número de páginas: 142
• Tribunal Calificador de la Tesis: Stephan Pollmann (presid.), Cristina Ortega Villasante (secret.), José María Jiménez Gómez (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biociencias Moleculares por la Universidad Autónoma de Madrid
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Genética
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen

  • La escasez de fosfato (Pi) en suelos es un problema agrícola común que amenaza la seguridad alimentaria mundial. Para hacer frente a niveles bajos de Pi, las plantas han desarrollado respuestas bioquímicas, fisiológicas y morfológicas, reguladas de forma compleja. En esta tesis, hemos realizado estudios de variación natural de las respuestas al ayuno de Pi (PS) en plantas, con el objetivo de identificar nuevos reguladores y profundizar en cuestiones relativas a la función y evolución génica. En concreto, nos hemos centrado en una colección de 198 líneas ibéricas de Arabidopsis thaliana, para obtener datos fisiológicos (biomasa, contenido de Pi), transcriptómicos y metabolómicos de la repuesta a PS. Hemos construido redes genéticas y metabólicas para identificar módulos de genes/metabolitos co-expresados/coacumulados, que a su vez han sido integrados con datos fisiológicos También hemos realizado estudios de asociación del genoma completo (GWAS) para caracteres fisiológicos, transcriptómicos y metabolómicos en bajo Pi. Como resultado, más del 94% de los genes y el 70% de los metabolitos fueron asociados a algún eQTL o mQTL, respectivamente, lo que indica la gran diversidad genética de la colección ibérica de Arabidopsis. A pesar de no haberse identificado QTLs fisiológicos significativos, el análisis integrado de QTLs, eQTLs y mQTL permitió detectar 13 QTLs fisiológicos relevantes que co-localizan con algún eQTL/mQTL. Una parte importante de trans-eQTL y mQTL se hallaron agrupados en regiones genómicas específicas, conformando hotspots. Hemos observado que los genes pertenecientes a módulos de co-expresión, así como a hotspots, estaban enriquecidos en dianas de factores transcripcionales (TF) específicos, y a menudo comparten funcionalidad. En cambio, esta especificidad no se observó para metabolitos de módulos de co-acumulación y hotspots. También hemos realizado un estudio comparativo de redes genéticas y GWAS entre dos poblaciones distintas de Arabidopsis expuestas a dos regímenes de Pi contrastantes. Este análisis nos permitió cuantificar el grado de reprogramación genética que ocurre en respuesta a la PS y mostró que los trans-eQTL hotspots son muy específicos de condición/etapa de desarrollo. Finalmente, hemos implementado una metodología para priorizar genes causales candidatos subyacentes a trans-eQTL hotspots y mQTL, basada en el análisis de los coeficientes de correlación entre el rasgo y los genes contiguos al SNP. Así, se han identificado 664 y 451 genes candidatos subyacentes a trans-eQTL hotspots y mQTL, respectivamente. En total, 17 TFs resultaron estar potencialmente involucrados en el control de las respuestas a PS