Impacto del silenciamiento génico de CLAVATA3 y FASCIATED INFLORESCENCE en variedades de tomate de fruto bilocular o multilocular

Abstract

[ES] La transición floral implica un cambio en la identidad vegetativa del meristemo apical del tallo (SAM), que se transforma en meristemo de inflorescencia, dando lugar a la formación de otros meristemos de inflorescencia secundarios, y estos a su vez se transforman en meristemos florales. En los flancos de los meristemos florales se inicia la formación de los primordios de órganos florales que, tras sucesivos ciclos de división y expansión celular, darán lugar a las flores. Entre los factores que determinan el tamaño final del fruto de tomate se encuentra la tasa de división celular en el meristemo floral, aunque el principal responsable del tamaño final del fruto es el número de carpelos en la flor. Este carácter viene determinado por el tamaño del meristemo floral, cuya regulación implica un mecanismo de retroalimentación negativo en el que juega un papel importante la vía de señalización extracelular formada por los genes CLAVATA (CLV) y WUSCHEL (WUS). El análisis genético de mutantes y los estudios de genética reversa han permitido conocer la base genética y el mecanismo molecular de la ruta CLV/WUS. Así, por ejemplo, mutaciones en los genes CLV conducen a un aumento del tamaño del meristemo floral a través de la expansión de los dominios de expresión de WUS, lo que da lugar a flores con un mayor número de carpelos. En tomate, el fenotipo de ausencia de función del gen FASCIATED INFLORESCENCE (FIN), que codifica una hidroxiprolina O-arabinosiltransferesa, es similar al de los mutantes clavata (clv). En este trabajo de investigación se ha evaluado el impacto del silenciamiento de los genes CLV3 y FIN en dos variedades diferentes de tomate, a saber, Moneymaker y p73, que desarrollan frutos biloculares o multiloculares respectivamente. Para abordar los objetivos del trabajo, previamente se han seleccionado progenies transgénicas de simple copia. Sobre la base del papel que desempeñan estos genes en la regulación de la actividad meristemática, se ha realizado una evaluación in vitro de diferentes caracteres relacionados con la formación de órganos a partir de meristemos. Además, se han evaluado caracteres relacionados con el desarrollo vegetativo y reproductivo en el invernadero. En este sentido, y por lo que respecta al desarrollo vegetativo, el fenotipado se ha centrado en el efecto del silenciamiento sobre la arquitectura de la planta y el desarrollo de órganos foliares. En lo que concierne al desarrollo reproductivo, se ha determinado el efecto del silenciamiento sobre la tasa de cuajado, el calibre y el número de lóculos del fruto y la producción.

[EN] Floral transition involves the transformation of stem apical meristem (SAM), which changes its vegetative identity to an inflorescence meristem, also giving rise to secondary inflorescence meristems that finally transform to floral meristems. Primordia of the floral organs start forming on the flanks of floral meristems and after successive division and cellular expansion cycles, they give rise to flowers. Among factors determining final fruit size in tomato, cell division rate it’s included but number of carpels it’s the main accountable for final fruit size. This trait is determined by floral meristem size, whose regulation involves a negative-feedback loop in which the extracellular signalling pathway formed by CLAVATA (CLV) and WUSCHEL (WUS) genes plays a big role. Genetic analysis of mutants and reverse genetics studies have revealed the genetic basis and molecular mechanism of CLAVATA-WUSCHEL pathway. For example, mutations at CLV genes lead to an increase in floral meristem size through WUS expression domains expansion, which gives rise to flowers with larger number of carpels. Tomato mutants lacking function of FASCIATED INFLORESCENCE (FIN) gene, which codifies a hydroxyproline Oarabinosyltransferase, show clv-like phenotypes. In this work, impact of silencing CLV3 and FIN genes on two tomato varieties, Moneymaker and p73, has been evaluated. This varieties develop, respectively, bilocular or multilocular fruits. To address the objectives of this work, single copy transgenic progenies were previously selected. Based on the role played by these genes on meristematic activity regulation, an in vitro evaluation of different traits related to organ formation from meristems has been made. Moreover, traits involved in vegetative and reproductive development have been evaluated at greenhouse. Therefore, for vegetative development, phenotyping has been focused on the effect of silencing on plant architecture and foliar organs development. With respect to reproductive development, the effect of silencing has been evaluated as curdling rate, fruit size, locule number and production.