Papel del factor de transcripción TCP7 en el desarrollo de Arabidopsis thaliana

Abstract

[ES] La arquitectura de la inflorescencia, la región de la planta donde se encuentran las flores, hace referencia al número, disposición espacial, forma y tamaño de los órganos de esa región de la planta. Se trata de un carácter con un papel importante en la ecología de las plantas, siendo crucial para las interacciones que éstas establecen con los factores bióticos y abióticos del entorno que las rodea. La especie modelo Arabidopsis thaliana, tiene una inflorescencia simple e indeterminada, en la que las flores se forman directamente del tallo de la inflorescencia, que muestra un crecimiento indeterminado. Todos los órganos de la parte aérea de la planta, se forman a partir del meristemo apical del tallo (SAM). En Arabidopsis, durante el ciclo de vida de la planta, el SAM pasa por dos fases: la fase vegetativa, en la que la el meristemo vegetativo produce hojas con poca elongación de los entrenudos, y la fase reproductiva, en la que se convierte en un meristemo inflorescente que primero produce hojas caulinares, con ramas axilares, y luego, primordios florales, que darán lugar a las flores. El paso entre las fases vegetativa y reproductiva, es el proceso conocido como "transición floral". El gen TERMINAL FLOWER 1 (TFL1) actúa como un represor de la transición floral. Durante la fase reproductiva, una vez que la transición floral ha tenido lugar, es necesario mantener la identidad inflorescente del meristemo, evitando su conversión en un meristemo floral. Ésta es otra función principal de TFL1. Para ello, se expresa en el centro del meristemo inflorescente, inhibiendo la expresión de los genes de identidad floral LEAFY (LFY) y APETALA 1 (AP1). En los primordios florales formados en los flancos del meristemo inflorescente, la interacción entre estos tres genes se invierte, siendo LFY y AP1 los que reprimen la expresión de TFL1, permitiendo la formación de flores. Por lo tanto, la función de TFL1 es crucial para el correcto desarrollo de la inflorescencia. En experimentos previos llevados a cabo en el laboratorio, se utilizó una región reguladora del promotor de TFL1 en un ensayo de híbrido simple en levadura, en el que se determinó que el factor de transcripción TCP7 es capaz de unirse a dicha región promotora de TFL1. Esta proteína pertenece a la familia TCP de factores de transcripción específicos de plantas, involucrados en la regulación de múltiples procesos del crecimiento y desarrollo celular. Estas proteínas se dividen en dos grupos, TCP de Clase-I y TCP de Clase-II. Las proteínas TCP de Clase-II están bien caracterizadas, y su papel en el desarrollo de las plantas es bastante conocido. Sin embargo, la función de muchos factores de transcripción TCP de Clase-I, entre los que se incluye TCP7, sigue siendo bastante desconocida. Por su capacidad de unirse al promotor de TFL1, TCP7 podría participar en la regulación transcripcional de este gen y, por lo tanto, desempeñar un papel en el control de la arquitectura de inflorescencia y el tiempo de floración. En este Trabajo de Fin de Máster, hemos intentado comprender el papel de TCP7 en el control del desarrollo de la planta y, más específicamente, en el control del tiempo de floración y la arquitectura de la planta a través de la regulación de TFL1. Para ello, hemos caracterizado el patrón de expresión de TCP7 y su localización subcelular. Además, hemos realizado un análisis funcional de TCP7, realizando una caracterización fenotípica de alelos mutantes del gen y líneas de sobreexpresión, y estudiando la expresión de TFL1 en estos genotipos.

[EN] Architecture of the inflorescence, the region of the plant that bears the flowers, refers to the number, spatial arrangement, shape and size of the organs in that region of the plant. Inflorescence architecture is a trait that plays an important role in the ecology of plants, being crucial in the interactions that they establish with biotic and abiotic factors of the environment that surrounds them. The model plant Arabidopsis thaliana has a simple indeterminate inflorescence, where flowers are formed directly at the inflorescence stem, which exhibits continuous growth. All the organs of the aerial part of the plant are formed by the shoot apical meristem (SAM). In Arabidopsis, during the life cycle, the SAM passes through two phases: the vegetative phase, in which the (vegetative) SAM produces leaves with little elongation of the internodes, and the reproductive phase, in which the SAM becomes an inflorescence meristem that first produces cauline leaves, with axillary branches, and then, floral primordia, that will give rise to flowers. The shift between the vegetative and the inflorescence phases is the process known as ¿floral transition¿. The TERMINAL FLOWER 1 (TFL1) gene acts as a repressor of floral transition. During the reproductive phase, once the floral transition has taken place, it is necessary to maintain the identity of the inflorescence SAM, avoiding its conversion into a floral meristem. Maintaining inflorescence SAM identity is other main function of TFL1. For that, TFL1 is expressed in the centre of the inflorescence meristem, inhibiting the expression of the floral identity genes LEAFY (LFY) and APETALA 1 (AP1). In the floral primordia that are formed on the flanks of the inflorescence meristem, the interaction between these three genes is reversed, being LFY and AP1 repressing the expression of TFL1, to allow flowers formation. Hence, the function of TFL1 is crucial for the correct development of the inflorescence. In previous experiments carried out in the laboratory, a regulatory region of the promoter of TFL1 was used in a yeast-one-hybrid screening, in which it was determined that the TCP7 transcription factor is able to bind to that TFL1 promoter region. This protein belongs to the TCP family of plant-specific transcription factors, which are involved in the regulation of several growth and cell development processes. These proteins are divided into two groups, Class-I and Class-II TCPs. Class-II TCP proteins are well characterized, and their role in plant development pathways is rather well known. However, the function of many Class-I TCP transcription factors, among which TCP7 is included, remains quite unknown. For its ability to bind to the TFL1 promoter, TCP7 could participate in the transcriptional regulation of this gene, and, therefore, play a role in the control of inflorescence architecture and flowering time. In this Master Thesis we aimed to understand the role of TCP7 in the control of plant development and, more specifically, in the control of flowering time and plant architecture through TFL1 regulation. For that, we have characterized the TCP7 expression pattern and its subcellular localization. Moreover, we have performed a functional analysis of TCP7, carrying out a phenotypic characterization of TCP7 mutant alleles and overexpression lines, and studying TFL1 expression in these genotypes.