Caracterización del papel de los péptidos DVL19 y RTFL9 durante el desarrollo del gineceo y del fruto en Arabidopsis thaliana, en combinación con DVL8 y DVL11

Abstract

[ES] En Arabidopsis se han identificado muchos de los genes necesarios para la morfogénesis del fruto y la formación de los tejidos necesarios para la dispersión de las semillas, aunque en la mayoría de los casos no se conocen con precisión las rutas genéticas implicadas en estos procesos En este marco, hace casi una década, fueron caracterizados los péptidos DVL, por los fenotipos que confiere su sobreexpresión Entre otros procesos de desarrollo, estos fenotipos de sobreexpresión afectan de un modo fascinante a la morfología de los frutos, que varía en el caso de Arabidopsis desde la silicua silvestre, una vaina con dos valvas, larga y estrecha, hasta formas de punta de flecha, de jarra, de flecha invertida, entre otras, según qué miembro de la familia se sobreexprese Resultados previos indican que la expresión de algunos de los genes DVL está regulada por varios factores de transcripción con papel en la morfogénesis del gineceo y el fruto, como los factores NGATHA (NGA) o el factor ANTEGUMENTA (ANT) Por otro lado, se ha comprobado que los genes DVL están conservados ampliamente en las Angiospermas, por lo que podríamos esperar que su estudio pudiera proporcionarnos herramientas biotecnológicas en la modificación de caracteres morfológicos relevantes en frutos de especies cultivadas de interés agronómico En el presente trabajo, se han generado las construcciones necesarias para llevar a cabo la caracterización de los fenotipos asociados a la sobreexpresión de los péptidos DVL19 y RTFL9, a fin de determinar si ésta también causa fenotipos tan pronunciados en el fruto Para poder caracterizar sus patrones de expresión durante el desarrollo del gineceo y el fruto, también se han generado líneas reportadoras GUS para ambos genes En fuerte contraste con los fenotipos asociados a la sobreexpresión, los mutantes de pérdida de función caracterizados hasta ahora no presentan fenotipos morfológicos evidentes, por lo que la función biológica de estos péptidos ha permanecido desconocida hasta el momento La falta de fenotipo de pérdida de función cuando el de sobreexpresión es tan dramático hace pensar que se trata de una familia génica con funciones altamente redundantes Por ello, en este trabajo se plantea reducir la expresión de varios DVL simultáneamente, escogiendo cuatro genes DVL cercanos filogenéticamente: DVL19, RTFL9, DVL8 y DVL11, y que se expresan anormalmente en los mutantes nga Los resultados obtenidos, muestran alteraciones principalmente en el desarrollo de estambres, pétalos y sépalos en la inflorescencia de las líneas transgénicas Estos fenotipos probablemente sean debidos principalmente a una disminución de los niveles de expresión del gen DVL19

[EN] Many of the genes required for fruit morphogenesis and seed dispersal have been identified in Arabidopsis, although, in most cases, the precise architecture of the genetic pathways involved is still far from understood In this context, the DVL peptides were characterized ten years ago, based on the phenotypes that result from their overexpression Among other development processes, the overexpression phenotype strongly affects the morphology of the fruit, that in Arabidopsis, changes from the wild silique, a long and narrow pod with two valves, to arrow-shaped, an jar-shaped and reversed-arrow shaped pods, depending on which DVL gene is overexpressed It has been shown that the expression of some DVL genes is regulated by several transcription factors, which have a role in gynoecium and fruit morphogenesis, such as NGATHA (NGA) or ANTEGUMENTA (ANT) factors Furthermore, it has been shown that DVL genes are widely conserved in Angiosperms, so we might expect that their study could provide biotechnology tools in modifying relevant morphological characters in fruit of cultivated species of agronomic interest In this work, we have generated constructs to overexpress RTFL9 and DVL19 peptides in transgenic plants and thus characterize the resulting phenotypes to compare them with the dramatic effects of the overexpression of other DVL genes We have also generated GUS reporter lines for both genes to characterize their expression patterns during gynoecium and fruit development In contrast to the strong phenotypes associated with overexpression, the loss-of-function mutants for DVL genes characterized so far had no evident morphological phenotype, and for this reason the biological function of these peptides has been unknown The absence of phenotype in loss-of-function mutants when the overexpression phenotype is so dramatic, suggests redundancy must be extensive in this gene family Therefore, in this work, we have proposed to generate plants with reduced expression of several DVL genes simultaneously, in particular four highly related DVL genes: DVL19, RTFL9, DVL8 and DVL11, which in addition show altered expression in nga mutants Our results show phenotypes mainly affecting stamens, petals and sepals in the inflorescence of transgenic lines These phenotypes are probably due to decreased expression levels of the DVL19 gene