Estudio del patrón de expresión génica de Miniyo en Marchantia Polymorpha

Abstract

[ES] La diferenciación celular es un proceso fundamental y necesario para el desarrollo de las diferentes estructuras y órganos que componen los organismos multicelulares. Sin embargo, a pesar de su importancia, se sabe muy poco acerca de los mecanismos moleculares que subyacen a la activación de la diferenciación celular. La caracterización del interruptor binario MINIYO/RIMA en Arabidopsis thaliana ha permitido comenzar a conocer cómo se inicia la activación de este proceso fundamental para el desarrollo y abre la posibilidad a estudiar si los mecanismos de diferenciación celular se han conservado evolutivamente en las plantas.

Estudios recientes han demostrado que la expresión de los genes MINIYO y RIMA en Arabidopsis está restringida a los meristemos apicales del tallo y de la raíz y a los primordios florales, nichos donde se localizan las células madre, pero se desconoce el patrón de expresión en otras especies, así como cuáles son los factores de transcripción que participan en el control de la expresión de estos dos genes. Un análisis filogenómico del promotor de MINIYO en plantas vasculares y hepáticas reveló la presencia de dos motivos cis conservados. Estos dos motivos están presentes en los promotores del gen MINIYO en Arabidopsis y Marchantia polymorpha, una hepática situada en la base de la escala evolutiva de las plantas terrestres y descendiente directa de las primeras plantas que colonizaron la tierra. Por ello, los factores de transcripción que se unen a estos motivos podrían participar en delimitar la expresión de MINIYO permitiendo que los nichos de expresión de estos genes estén conservados evolutivamente. Por tanto, es importante definir en primer lugar cómo y dónde se expresan estos genes en la hepática M. polymorpha.

El presente Trabajo Fin de Grado pretende realizar un estudio de distintas versiones del promotor de MpMINIYO (MpIYO) mediante el ensayo histoquímico GUS, con el fin de establecer su patrón de expresión que sirva de base para establecer el papel de los motivos conservados identificados en el estudio filogenómico. Asimismo, se quiere establecer un nuevo protocolo de transformación de M. polymorpha.

Los resultados obtenidos sugieren que todas las construcciones de la posible región promotora son capaces de dirigir la expresión de MpIYO en las plantas de Marchantia. Por otro lado, se obtuvo una mayor eficiencia de transformación de esta hepática con el nuevo protocolo empleado, presentándose como un método con grandes ventajas respecto al tradicionalmente utilizado.

[EN] Cell differentiation is a fundamental and necessary process for the development of the different structures and organs which define any multicellular organisms. However, despite its importance, the molecular mechanisms that underlie the activation of cell differentiation are barely known. The recent characterization of the binary switch MINIYO/RIMA in Arabidopsis thaliana has set light on how this essential process is activated and opens the possibility to study whether the mechanisms that activate cell differentiation are evolutionary conserved in plants.

In Arabidopsis, expression of MINIYO and RIMA is restricted to the shoot and root apical meristems and to the floral primordia, niches where stem cells are located. However, it is unknown how the expression patterns are established in other plant species or which transcription factors participate in the control of this expression. A phylogenomic analysis of the MINIYO promoter in vascular plants and liverworts showed the presence of two cis conserved motifs. These two motifs are present in the MINIYO promoters of Arabidopsis and Marchantia polymorpha, a liverwort which belongs to the most basal land plant group and is direct descendent from the first plants that colonized land. Thus, it is suggested that transcription factors which bind to these motifs could participate in delimiting MINIYO expression and that expression niches of these genes could be evolutionarily conserved. Therefore, it is necessary first to determine how and where these genes are expressed in Marchantia.

This project aims to study deleted versions of the MpMINIYO (MpIYO) promoter to establish their expression profiles as a first step to understand the role of the two conserved motifs identified in the phylogenomic analysis. Furthermore, another goal is to stablish a new transformation protocol for M. polymorpha.

Results obtained suggest that the different versions of the possible promoter region, independently from the size, are able to drive MpIYO expression in Marchantia plants. Furthermore, in this study we observed a higher transformation efficiency using the G-agar protocol, indicating this method is more promising in comparison to the traditionally employed.