Estudio de dos genes nuevos de brócoli (Brassica oleracea var. Italica) implicados en la tolerancia a salinidad.

Abstract

[ES] En un contexto de cambio climático global y de aumento de la presión sobre los recursos naturales disponibles, desarrollar variedades que puedan ser cultivadas en regiones áridas, que necesiten menos inputs insumos para alcanzar su rendimiento potencial o sean capaces de tolerar ciertos estréseses abióticos es esencial para el alimentar a una población mundial en crecimiento exponencial. El presente trabajo parte de un rastreo de genes en levadura, donde dos secuencias de una genoteca de Brassica oleracea presentaron tolerancia a salinidad al ser sobrexpresadas en levadura. La caracterización de estos dos genes posiblemente participantes en la respuesta de la planta al estrés es el punto de partida para futuros desarrollos biotecnológicos. En este TFM realizaremos su caracterización inicial. Para ello, se han llevado a cabo distintos experimentos para elucidar la función de los genes objetivo, como el diseño de las unidades transcripcionales para la expresión de los genes en distintos organismos modelo, la transformación genética de Arabidopsis, el estudio de localización subcelular en Nicotiana o el estudio del nivel de expresión en la especie de partida, Brassica oleracea. Con todo ello y con estudios bibliográficos previos, se ha determinado que el gen denominado como 340 es ortólogo al gen de Arabidopsis AtSAT32 y que este está regulado por ácido abscísico (ABA) y se induce en condiciones de estrés abiótico. En cambio, el gen 470 puede ser un gen de novo al no presentar alineamientos significativos con otras secuencias de ningún organismo. Mediante los estudios de localización subcelular se ha concluido que el gen 340 se localiza en el citoplasma, mientras que el 470 ha sido identificado en el núcleo. Además, tras someter a las plantas de brócoli a condiciones de sequía y salinidad, se ha observado una inducción significante del gen 340 en las raíces de las plantas, sin detectarse ninguna otra inducción a destacar. Por lo tanto, los resultados obtenidos en este estudio parecen indicar que los genes 340 y 470 pueden ser buenos candidatos para el uso en programas de mejora de la tolerancia a estreses abióticos en plantas.

[EN] In a context of global climate change and increasing pressure on available natural resources, developing varieties that can be grown in arid regions, that need fewer inputs to reach their potential yield or are capable of tolerating certain abiotic stresses is essential to feeding an exponentially growing world population. The present work is based on a gene screening in yeast, where two sequences from a Brassica oleracea library showed tolerance to salinity when overexpressed in yeast. The characterization of these two genes possibly participating in the plant's response to stress is the starting point for future biotechnological developments. In this TFM we will carry out its initial characterization. To this end, different experiments have been carried out to elucidate the function of the target genes, such as the design of transcriptional units for gene expression in different model organisms, the genetic transformation of Arabidopsis, the study of subcellular localization in Nicotiana or the study of the expression level in the starting species, Brassica oleracea. With all this and with previous bibliographic studies, it has been determined that the gene called 340 is orthologous to the Arabidopsis gene AtSAT32 and that this is regulated by abscisic acid (ABA) and is induced under abiotic stress conditions. On the other hand, gene 470 may be a de novo gene as it does not present significant alignments with other sequences from any organism. Through subcellular localization studies, it has been concluded that gene 340 is located in the cytoplasm, while gene 470 has been identified in the nucleus. Furthermore, after subjecting broccoli plants to drought and salinity conditions, a significant induction of gene 340 has been observed in the roots of the plants, without detecting any other notable induction. Therefore, the results obtained in this study seem to indicate that genes 340 and 470 may be good candidates for use in programs to improve tolerance to abiotic stresses in plants.