Observatorio de I+D+i UPM

Memorias de investigación
Tesis:
Caracterización molecular del mutante Riso 1508 de cebada: modificaciones transcripcionales y post-transcripcionales en el desarrollo de la semilla
Año:2013
Áreas de investigación
  • Biología molecular,
  • Investigación agronómica
Datos
Descripción
La semilla es el principal órgano reproductivo de las plantas espermatófitas, permitiendo la dispersión de las poblaciones y asegurando su supervivencia, gracias a su tolerancia a la desecación y a su capacidad para germinar bajo condiciones ambientales óptimas. El rendimiento y valor económico de los cereales, que constituyen la primera cosecha mundial, depende, en buena medida, de la eficacia con que se acumulan en la semilla sustancias de reserva: proteínas, carbohidratos y lípidos. El principal carbohidrato acumulado en la semilla de cebada es el almidón y la fracción mayoritaria de proteínas es la de las prolaminas (solubles en etanol al 70%); estas proteínas tienen muy bajo contenido en lisina, un aminoácido esencial en la dieta de animales monogástricos. Con el fin de mejorar el valor nutricional de la semilla de cebada, se han obtenido diferentes mutantes con un mayor contenido en este aminoácido. Riso 1508 es un mutante de cebada rico en lisina cuya mutación lys3a, de efectos pleiotrópicos, segrega como un único gen mendeliano. Entre otros, presenta una reducción drástica de la expresión de algunos genes que codifican proteínas de reserva de tipo prolamina, en concreto, presenta reducida la expresión de los genes que codifican B-, C- y ?-Hordeínas y del inhibidor de tripsina CMe, pero no tiene alterada la expresión del gen que codifica las D-Hordeínas. Este último gen carece en su promotor del motivo GLM (5?(G/A)TGA(G/C)TCA(T/C)?3?), que es reconocido por factores transcripcionales bZIP. En este trabajo, el mutante de cebada Riso 1508 se ha utilizado como herramienta para profundizar en el conocimiento de la regulación génica en semillas durante las fases de la maduración y la germinación. Para ello, en una primera aproximación, se llevó a cabo un análisis transcriptómico comparando el genotipo mutante con el silvestre durante la maduración de la semilla. Además de confirmar variaciones en los genes que codifican proteínas de reserva, este análisis indicó que también estaban afectados los genes relacionados con metabolismo de carbohidratos. Por ello se decidió caracterizar la familia multigénica de sacarosa sintasas (SUSy) en cebada. Se anotaron dos nuevos genes, HvSs3 y HvSs4, cuya secuencia se comparó con la de los genes HvSs1 y HvSs2, previamente descritos en el laboratorio y con sus ortólogos en Brachypodium distachyon, y otras gramíneas. La expresión de los cuatro genes, HvSs1, HvSs2, HvSs3 y HvSs4, en distintos tejidos y su respuesta a estreses abióticos se analizó mediante RT-qPCR. HvSs1 y HvSs2 se expresaron preferencialmente durante el desarrollo del endospermo, y HvSs1 también es un tránscrito abundante durante la germinación. HvSs1 se indujo en hojas en condiciones de anoxia y HvSs3 por estrés hídrico, y ambos genes se indujeron por tratamientos de frío. La localización subcelular de las cuatro isoformas no fue sólo citoplásmica, sino que también se localizaron en zonas próximas a retículo endoplásmico y en la cara interna de la membrana plasmática; además, se observó una co-localización de HvSS1 con el marcador de mitocondrias. Estos datos sugieren un papel distinto aunque parcialmente solapante de las cuatro Sacarosa Sintasas de cebada, descritas hasta la fecha. Las cinéticas de expresión de los genes que codifican los factores transcripcionales (TFs) más importantes implicados en la regulación génica durante el desarrollo del endospermo de cebada, se analizaron por RT-qPCR en ambos genotipos, demostrando que los TFs de la clase DOF aparecieron desregulados durante todo el proceso en Riso 1508 comparado con el cv. Bomi, aunque también se observaron diferencias significativas en algunos de los que codifican bZIPs.
Internacional
No
ISBN
00000-00000
Tipo de Tesis
Doctoral
Calificación
Sobresaliente cum laude
Fecha
23/01/2013
Esta actividad pertenece a memorias de investigación
Participantes
  • Director: Pilar Carbonero Zalduegui (UPM)
  • Director: Cristina Barrero Sicilia (UPM)
  • Autor: Sara Hernando Amado (Universidad politécnica de Madrid)
Grupos de investigación, Departamentos, Centros e Institutos de I+D+i relacionados
  • Creador: Grupo de Investigación: Biotecnología y Genómica de Semillas
  • Centro o Instituto I+D+i: Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas, CBGP
  • Departamento: Biotecnología
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