Estudio del papel de un enzima de biosíntesis de flavonoides (TT7) en la longevidad de semillas de Arabidopsis

Abstract

[ES] La longevidad de la semilla es el tiempo que puede mantenerse almacenada sin perder su viabilidad o potencial de germinación. Este factor tiene no sólo interés agronómico sino también para el mantenimiento de la biodiversidad. El envejecimiento de la semilla puede deberse a agentes bióticos o abióticos que, en muchos casos, llevan a la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS) en el interior de la semilla. Estudios anteriores han demostrado que la cubierta de la semilla juega un papel muy relevante en el mantenimiento de su viabilidad ya que actúa de barrera física frente a las agresiones externas y contiene antioxidantes, como los flavonoides. Un estudio fenotípico previo de mutantes en la ruta de biosíntesis de flavonoides determinó que el enzima flavonol 3’ hidrolasa (TT7) resulta crucial para la longevidad de la semilla de Arabidopsis thaliana (L.), ya que un mutante en el correspondiente gen (tt7-7) presenta una clara sensibilidad a tratamientos de envejecimiento acelerado. Por lo tanto, en este trabajo se pretende realizar un análisis funcional del gen TT7 para tratar de determinar cómo contribuye al mantenimiento de la viabilidad de la semilla. Para ello, se han caracterizado mutantes de pérdida de función, así como líneas transgénicas de sobreexpresión de dicho gen. Los resultados del trabajo han permitido comprobar que los mutantes de pérdida de función de TT7 presentan una drástica reducción de la longevidad asociada a una mayor permeabilidad de la cubierta de la semilla. Sin embargo, las líneas transgénicas de sobreexpresión del gen presentan fenotipos similares al control silvestre. El estudio de la cubierta de los mutantes tt7 ha desvelado una clara alteración en la estructura de la misma. Asimismo, se ha comprobado que la menor longevidad de los mutantes tiene carácter materno y que el embrión de estos mutantes se desarrolla normalmente. Por último, un análisis transcriptómico muestra una completa desregulación de la expresión génica durante el desarrollo de la semilla de los mutantes. Por lo tanto, los ensayos sugieren que la mutación del gen TT7 provoca una desregulación de la expresión génica que lleva a la desestructuración de la cubierta de la semilla, aumentando su permeabilidad y reduciendo su longevidad.

[EN] Seed longevity is the length of time that a seed can be kept in storage without losing its viability or germination potential. This factor has not only agronomic interest, but also for the maintenance of biodiversity. Seed aging can be due to biotic or abiotic agents that many times lead to the production of reactive oxygen species (ROS) inside the seed. Previous studies have shown that seed coat plays a very important role in maintaining its viability as it acts as a physical barrier against external aggressions and it contains antioxidants, such as flavonoids. A previous phenotypic study of mutants in the flavonoid biosynthesis pathway determined that the enzyme flavonol 3 'hydrolase (TT7) is crucial for Arabidopsis thaliana (L.) seed longevity, since a mutant in the corresponding gene (tt7-7) presents a clear sensitivity to accelerated aging treatments. Therefore, the present work aims to perform a functional analysis of TT7 gene to determine how it contributes to the maintenance of seed viability. With this purpose, knockout mutants have been characterized, as well as transgenic overexpression lines of the already mentioned gene. Our results have confirmed that tt7 knockout mutants present a drastic reduction in seed longevity, associated with an increased seed coat permeability. However, overexpression lines for that gene exhibit phenotypes similar to wild-type. The study of tt7 mutants seed coat has revealed a clear alteration in its structure. Furthermore, it has been proven that the reduced longevity of the mutants has a maternal inheritance and the embryo development of these mutants is normal. Finally, a transcriptomic analysis shows a complete deregulation of gene expression during tt7 mutants seed development. Therefore, our results suggest that a mutation in TT7 causes a deregulation of gene expression that leads to an abnormal seed coat, increasing its permeability and reducing its longevity.