Aislamiento y caracterización de genes MADS-box en Medicago truncatula: duplicaciones génicas y subfuncionalización en el linaje euAGAMOUS

Abstract

Las leguminosas son el segundo grupo de plantas en importancia agronómica. Sin embargo, se conoce poco sobre sus procesos de floración, a pesar de la importancia que tienen en los sistemas de producción de las mismas. En el presente trabajo, se utilizó como sistema modelo la leguminosa Medicago truncatula para estudiar la floración en este grupo de plantas. Se pretendía aislar y caracterizar genes de la familia MADS-box en esta especie, los cuales están involucrados en el desarrollo floral y la transducción de señales. Se estudiaron 11 genes MADS-box: dos genes de clase B (MtTM6 y MtNMH7), tres genes de clase C (MtSHP, MtAGa y MtAGb), un gen de clase E (MtSEP) y cinco genes que no forman parte del modelo ABC(DE) (MtAGL6, MtAGL6-like, MtSOC1a, MtSOC1b y MtSOC1-like). Los patrones de expresión de estos genes se analizaron mediante Northern blot e hibridación in situ, observando que todos se expresan en diferentes tejidos florales y/o diferentes estadios de desarrollo floral. Se prestó especial atención a la caracterización funcional de los genes de clase C, debido a su importancia en los procesos reproductivos de las plantas, por lo que se estudiaron los genes MtAGa y MtAGb, homólogos al gen de clase C AGAMOUS. Se analizaron plantas transgénicas con construcciones de RNA interferente y un mutante de pérdida de función C etiquetado por el retrotransposón Tnt1. Además, utilizando la tecnología VIGS se obtuvieron plantas de M. truncatula y de Pisum sativum (leguminosa filogenéticamente cercana) con pérdida de función de los genes MtAGa/MtAGb y PsAGa/PsAGb, respectivamente. También se realizaron experimentos de ganancia de función mediante la expresión constitutiva en el sistema heterólogo Arabidopsis thaliana. Los resultados obtenidos indican que MtAGa y MtAGb son genes de clase C que además de ser funcionalmente redundantes, se han subfuncionalizado, distribuyendo la función C ancestral entre ambos parálogos, de tal manera que MtAGa tiene un papel prioritario en la determinación del meristemo floral, mientras que MtAGb juega un papel clave en la especificación de la identidad de los órganos reproductores florales.