Caracterització de la variació natural genètica a gens de la xarxa de regulació de diferenciació del xilema en Arabidopsis thaliana

Abstract

[CA] El desenvolupament de la vasculatura en plantes ha suposat un gran avantatge per a l’adaptació de les espècies vegetals a situacions climatològiques canviants i nombrosos factors que condicionen la seua supervivència. La formació de xilema, floema o de cèl·lules especialitzades en el transport de nutrients son alguns dels canvis a nivell fenotípic que experimenten les plantes vasculars. La regulació d’estes variacions fenotípiques s’integra dins d’una extensa xarxa de regulació genètica on podríem establir-ne 3 nivells: un primer nivell de gens reguladors upstream, un segon nivell de gens reguladors perse i un 3r nivell de gens efectors. Esta cascada de regulació de gens que codifiquen proteïnes (ex: factors de transcripció, enzims etc. ) atribueix una àmplia plasticitat al procés global de diferenciació en xilema. A més, gràcies al coneixement actual de la seqüència d’estos gen, és possible cercar dintre d’aquestes xarxes reguladores les diferències existents entre diferents ecotips d’un mateix organisme i entendre millor la seva adaptació genètic a l’entorn per selecció natural. Mitjançant eines estadístiques hem establert relacions significatives entre polimorfismes d’un sol nucleòtid (SNPs) d’una població de la Península Ibérica de l’organisme Arabidopsis thaliana i variables climatològiques dels ecosistemes d’on són originals. Algunes d’estes modificacions reflecteixen en variants de gens codificants i d’altra banda poden servir per esclarir quina ha sigut l’evolució que ha portat les accessions d’una zona geogràfica concreta a tenir el seu genotip actual, íntimament correlacionat amb l’històric climatològic o la geografia d’una zona. La crisi climàtica a la qual ens enfrontem i la recerca de noves fonts d’energia alternatives als combustibles fòssils impulsen nous plantejaments biotecnològics entorn a l’aprofitament de biomassa. Comprendre la regulació de la morfogènesi de biomassa lignocel·lulòsica, prenent com a organisme model Arabidopsis thaliana, permetrà obrir un nou horitzó a la producció sostenible de fusta i a un millor aprofitament de recursos com l’aigua o el sòl.

[EN] The development of plant vasculature has been a major advantage in adapting plant species to changing weather situations and many factors that affect their survival. Formation of xylem, phloem, or specialized cells in the transport of nutrients are some of the changes in the phenotypic level experienced by vascular plants. The regulation of these phenotypic variations is integrated into an extensive network of genetic regulation where we could establish 3 levels: a first level of upstream regulatory genes, a second level of perse regulators and a third level of effector genes. This cascade of gene regulation that encodes proteins (e.g. transcription factors, enzymes etc. ) attributes a wide plasticity to the global process of differentiation in xylem. In addition, thanks to current knowledge of the gene sequence, it is possible to search within these regulatory networks for the differences between different ecotypes of the same organism and to better understand its genetic adaptation to the environament by natural selection. Through statistical tools we have established significant relationships between singlenucleotide polymorphisms (SNPs) of a population of the Iberian Peninsula of the Arabidopsis Thaliana organism and climatological variables of the ecosystems of which they are original. Some of these modifications reflect in variants of coding genes and on the other hand may serve to clarify what evolution path has led the accessions of a particular geographical area to have its current genotype, intimately correlated with the historical climatological or geography of an area. The climate crisis that we are facing and research into new alternative energy sources to fossil fuels encourages new biotechnological approaches to biomass use. Understanding the regulation of the morphogenesis of lignocellulosic biomass, taking as a model organism Arabidopsis Thaliana, will broaden the horizon to sustainable wood production and to a better resource ( such as water or soil) utilization.