Análisis de la expresión de genes en pimiento (Capsicum annuum) en respuesta a deficiencia de fósforo en raíz

Abstract

[ES] El pimiento (Capsicum annuum) es una de las hortalizas económicamente más importantes en todo el mundo, tanto para cultivo en fresco como para su procesado culinario e industrial. Este hecho implica que hay numerosas variedades que se encuentran cultivadas en múltiples tipos de suelo, y sería probable encontrar genotipos adaptados a suelos de baja calidad o pobres en nutrientes, entre los que se pueden destacar el nitrógeno, el potasio o el fósforo. El fósforo es un macronutriente esencial para las plantas presente en el suelo, absorbido por las raíces mediante transportadores de fosfato (Pi), sin embargo, en muchas zonas es deficitario debido a su baja movilidad y la incapacidad de las plantas por absorberlo. Puede ser una causa de fisiopatías en diferentes especies afectando gravemente a la producción. Las plantas presentan mecanismos diversos de respuesta ante la baja concentración de los diferentes nutrientes para tratar de adaptarse a las condiciones y sobrevivir. Es interesante, por tanto, encontrar los genes que se expresan en respuesta a estas deficiencias. Concretamente en pimiento, conocer los genes sobreexpresados en raíz permitiría desarrollar líneas tolerantes a suelos con bajo fósforo disponible. El presente trabajo es un estudio preliminar sobre la búsqueda de genes candidatos sobreexpresados en raíz como respuesta a la deficiencia de fósforo en pimiento, como precursor a una posible búsqueda de mecanismos de tolerancia en pimiento a la falta de fósforo en suelo. Para ello se realizó un cultivo de plantas juveniles de pimiento de los genotipos cv. Adige y cv. Númex en condiciones de alto y bajo fósforo durante varias semanas, se extrajo ARN de raíz, se retrotranscribió a ADNc y se cuantificó la expresión mediante reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa (qPCR). Se buscaron in silico genes que actuaban en las rutas de señalización del fósforo en diversas especies de la familia de las solanáceas y que, potencialmente podrían modificar su expresión en deficiencia de fósforo. Como resultado se sintetizaron cebadores para 35 genes candidatos de los cuales fueron validados 17. Los resultados del trabajo no mostraron sobreexpresión de los genes candidatos seleccionados en relación al gen constitutivo de raíz Beta tubulin (¿-TUB) en ninguna de las condiciones ensayadas. Sugerimos un cambio de diseño experimental en los tratamientos y en el tiempo de toma de muestra para maximizar la expresión de los genes y detectar más fácilmente cambios en su expresión.

[EN] Pepper (Capsicum annuum) is one of the most economically important species cultivated worldwide for its consumption either for the fresh market, for cooking or for industrial processing. This fact implies that there are a lot of varieties that are grown in multiple types of soil, and it would be likely to find them in low quality soils or poor of nutrients, mainly nitrogen, potassium or phosphorus. Phosphorus is an essential macronutrient for plants present in soils, absorbed by roots through phosphate (Pi) transporters, nevertheless, in some areas, is deficitary due to its low mobility and the plant incapacity to absorb it. It might be cause of physiopaties in different species affecting dramatically the yield. Plants present different mechanisms of response to low concentration of different nutrients. It`s interesting, though, identify genes that might be expressed at different levels in response to these deficiencies. In pepper specifically, knowing the genes that are over-expressed in root might be a tool to develop new lines tolerant to soils with little phosphorus available. The present work is a preliminary study on the search for root-overexpressed candidate genes in response to phosphorus deficiency in peppers, as a precursor work to a possible search for mechanisms of tolerance in pepper to the lack of phosphorus in soil. For this, young pepper plants of the genotypes cv. Adige and cv. Numex were grown under high and low phosphorous conditions for several weeks. RNA was extracted from the root, backtranscribed to cDNA and expression of some candidate genes was quantified by quantitative polymerase chain reaction (qPCR). Genes that act on phosphorus signaling pathways in various species of the Solanaceae family and that could potentially modify their expression in phosphorus deficiency were searched in silico. As a result, primers were synthesized for 35 candidate genes from which 17 were validated. The results of the work showed no overexpression of the selected candidate genes in relation to the constitutive root Beta tubulin (¿-TUB) gene under any of the conditions tested. We suggest a change in experimental design in treatments and sampling time to maximize gene expression and more easily detect changes in their expression.