Estudio de la regulación transcripcional de COG1 mediado por factores de transcripción del desarrollo de la semilla de Arabidopsis thaliana

Abstract

[ES] La longevidad de semillas es el tiempo durante el cual las semillas son capaces de germinar. Esta capacidad de germinación se reduce en el tiempo debido a las condiciones de almacenaje, y factores físicos externos como la temperatura y la humedad la reducen en gran medida. No obstante, son múltiples los mecanismos de protección de las semillas para paliar estos daños. Todos estos mecanismos están controlados transcripcionalmente durante el desarrollo de la semilla, y cada especie vegetal sigue su propio programa, causando una variación en la longevidad de las semillas de las diferentes especies. La planta Arabidopsis thaliana se usa mundialmente como especie modelo y dispone de colecciones de mutantes para hacer estudios de genética directa. En uno de estos estudios, realizado en el laboratorio de Ramón Serrano en el IBMCP (UPV-CSIC), se obtuvo un mutante de activation-tagging cuya longevidad de semilla era mayor. Dicho mutante sobreexpresa el gen que codifica el factor de transcripción COG1. El análisis de sus semillas revela una capa de suberina mucho mayor que la de las semillas de las plantas silvestres, y podría ser la explicación de esta mayor longevidad de las semillas debido a una mayor impermeablización ante el agua y el aire, previniendo así eventos oxidativos deletéreos para las semillas. (Bueso, et al., 2016) En este estudio se pretende conocer mejor el papel del factor de transcripción COG1. Concretamente se va a estudiar la regulación transcripcional del gen COG1. Un primer análisis consistirá en localizar la expresión de dicho gen durante el desarrollo de la semilla mediante plantas con el promotor de COG1 unido a la proteína reportera GFP. La segunda estrategia consistirá es buscar factores de transcripción que están implicados en el desarrollo de la cubierta de la semilla y/o en la longevidad de la semilla, que regulen directamente a la región promotora del gen COG1. Para dicha estrategia se usará la técnica yeast one-hybrid en el sistema heterólogo Saccharomyces cerevisiae.

[EN] Seed longevity is defined as time during which seeds are able to germinate. This germination capacity decreases over time due to storage conditions. External physical factors such as high temperature and high humidity greatly reduce it. However, there are multiple mechanisms to protect seeds in order to mitigate these damages. All these mechanisms are controlled transcriptionally during seed development, and each plant species follows its own program, causing a variation in seed longevity between different species. Arabidopsis thaliana is used worldwide as a model species and there are different mutant collections to make reverse genetics studies. In one of these studies, conducted in Ramón Serrano’s laboratory at IBMCP (UPV-CSIC), an activating-tagging mutant was obtained whose seed longevity was greater and it overexpresses the transcription factor COG1. Seeds lypid polyester analysis reveals a thicker suberin layer compared to wild-type seeds. This could be the seed greater longevity explanation due to an increase in the impermeability to water and air, thus preventing oxidative events which are deleterious to seeds (Bueso, et al., 2016). In this study, it is intended to better understand the role of COG1 transcription factor. Specifically, COG1 gene transcriptional regulation will be studied. A first analysis will consist of locating the expression of said gene during seed development by plants with COG1 promoter bound to GFP reporter protein. Our second strategy will be to seek for transcription factors that are involved in seed coat development and / or in seed longevity, which directly regulate COG1 gene promoter region. For this strategy, yeast one-hybrid technique will be used in the heterologous Saccharomyces cerevisiae system.