Edición de genes de tomate implicados en la gametogénesis masculina

Abstract

[ES] El tomate es uno de los cultivos hortícolas más importantes a nivel mundial tanto para consumo en fresco como para la industria agroalimentaria. Esta especie se ha convertido en los últimos años en un excelente modelo para el estudio de los procesos de desarrollo de las plantas, incluido el desarrollo de frutos carnoso. Entre las ventajas de este cultivo, cabe destacar que es una planta diploide autopolinizable (2n = 24), con un ciclo de vida corto, alto potencial reproductivo, fácil polinización y propagación vegetativa. También se encuentran disponibles protocolos de alta eficiencia para la transformación de plantas. El genoma del tomate se publicó en Nature el 31 de mayo de 2012, culminando años de trabajo del Consorcio del Genoma del Tomate, formado por un equipo multinacional de científicos de 14 países (The Tomato Genome et al., 2012). Los estambres, la parte reproductiva masculina de las plantas angiospermas, contienen granos de polen y, por lo tanto, desempeñan un papel importante en la reproducción sexual de las plantas. El proceso de iniciación ocurre de manera similar para los gametos masculinos y femeninos con la diferenciación de las células arqueosporiales y el inicio de la meiosis. Se requiere un gen único, SPOROCYTELESS (SPL) / NOZZLE (NZZ) para el inicio de la esporogénesis en los órganos masculinos y femeninos (Yang et al., 1999). En tomate, los ortólogos del gen SPL han sido identificados recientemente en nuestro laboratorio y en otro (Hao et al., 2017; Rojas-Gracia et al., 2017). El principal objetivo del proyecto TFM es la identificación de genes candidatos implicados en la gametogénesis masculina en tomate. La gametogénesis masculina en tomate es un campo poco investigado y solo se ha identificado y estudiado un número reducido de genes involucrados en el proceso. Identificaremos y caracterizaremos genes reguladores implicados en el control genético de la formación de gametofitos masculinos. Para la producción de plantas mutantes utilizaremos la tecnología CRISPR / Cas9. Nuestro objetivo es generar el conocimiento básico e identificar los genes candidatos necesarios para apuntar a pasos específicos del desarrollo del polen.

[EN] Tomato is one of the most important horticultural crops worldwide both for fresh consumption and for the processing industry. This species became in recent years an excellent model for the study of development processes in plants including the development of berry-type fleshy fruits. Among the advantages of this crop, it should be noted that it is a self-flowing diploid plant (2n = 24), with a short life cycle, high reproductive potential, easy pollination and vegetative propagation. High efficiency protocols for plant transformation are also available. The tomato genome was published in Nature on May 31, 2012, culminating years of work by the Tomato Genome Consortium, a multi-national team of scientists from 14 countries (The Tomato Genome et al., 2012). Stamens, the male reproductive part of flowering plants, bear pollen grains for producing sperm cells and thus play important roles in plant sexual reproduction. The initiation process occurs in a similar manner for both male and female gametes with the differentiation of archesporial cells and initiation of meiosis. A single gen, SPOROCYTELESS (SPL)/NOZZLE (NZZ) gene is required for the initiation of sporogenesis in both male and female organs (Yang et al., 1999). In tomato, the orthologous of the SPL gene have been recently identified in our laboratory and other (Hao et al., 2017; Rojas-Gracia et al., 2017). The main objective of the TFM project is the identification of candidate genes involved in male gametogenesis in tomato. Male gametogenesis in tomato is a poorly investigated field and only a reduced number of genes involved in the process had been identified and studied. We will identify and characterize regulatory genes involved in the genetic control of male gametophyte formation. For the production of mutant plants, we will use the CRISPR/Cas9 technology. Our aim is to generate the basic knowledge and identify the required candidate genes for targeting specific developmental steps of pollen development.