Evolución de la regulación transcripcional por luz y temperatura en plantas

Abstract

[ES] Las plantas terrestres evolucionaron de las algas carófitas hace en torno a 580 millones de años. Por esta razón, estas algas y las plantas terrestres comparten ciertas características que pudieron ser importantes para la transición de hábitats acuáticos a hábitats terrestres, un evento crítico para la colonización de la tierra y la radiación de las plantas terrestres. Dos señales ambientales importantes que varían de forma considerable en ambientes terrestres respecto a ambientes acuáticos son la intensidad lumínica y la temperatura. Estos dos estímulos se encuentran integrados en un mismo circuito genético basado en las proteínas PHYTOCHROME B (PHYB), PHYTOCHROME INTERACTING FACTOR 4 (PIF4) y ELONGATED HYPOCOTYL 5 (HY5), entre otros reguladores, en la planta vascular Arabidopsis thaliana. Este trabajo se centra en estudiar el grado de conservación de esta sinergia entre luz y temperatura a lo largo del linaje verde a través del estudio comparativo de organismos representativos de los clados más importantes de dicho linaje: Ostreococcus tauri (algas clorófitas), Mesotaenium endlicherianum (algas carófitas), Marchantia polymorpha (briofitos) y Arabidopsis thaliana (plantas vasculares). Además, se busca establecer si el circuito genético en el que se basa esta integración en A. thaliana se encuentra también conservado en plantas terrestres. Los resultados mostrados de este trabajo sugieren que el ancestro acuático de las plantas terrestres ya era capaz de integrar la información de luz y temperatura hace en torno a 580 millones de años a través de una compleja ruta regulatoria transcripcional. Por otro lado, la observación de que las proteínas HY5, PHY y PIF conservan un papel equivalente en la integración tanto en plantas vasculares como en briofitas sugiere que el ancestro común de las plantas terrestres empleó a dichas proteínas para establecer el mecanismo de integración.

[EN] Land plants evolved from charophyte algae around 580 million years ago. of years. For this reason, these algae and land plants share certain characteristics that could be important for the transition from aquatic habitats to terrestrial habitats, a critical event for the colonization of the land and the radiation of the land plants. Two important environmental cues that vary considerably in terrestrial environments with respect to aquatic environments are the light intensity and the temperature. These two stimuli are integrated into the same genetic circuit based on PHYTOCHROME B (PHYB) proteins, PHYTOCHROME INTERACTING FACTOR 4 (PIF4) and ELONGATED HYPOCOTYL 5 (HY5), between other regulators, in the vascular plant Arabidopsis thaliana. This work focuses on studying the degree of conservation of this synergy between light and temperature along the green lineage through the comparative study of organisms representative of the most important clades of this lineage: Ostreococcus tauri (algae chlorophytes), Mesotaenium endlicherianum (charophyte algae), Marchantia polymorpha (bryophytes) and Arabidopsis thaliana (vascular plants). In addition, it seeks to establish whether the genetic circuit on which this integration is based in A. thaliana is also found conserved in terrestrial plants. The results shown in this work suggest that the aquatic ancestor of plants Earth was already able to integrate light and temperature information around 580 millions of years through a complex transcriptional regulatory pathway. On the other hand, the observation that the HY5, PHY, and PIF proteins retain an equivalent role in integration in both vascular plants and bryophytes suggests that the common ancestor of terrestrial plants used these proteins to establish the mechanism of integration.