Análisis de la Variación Genética Natural de la Fotomorfogénesis en Arabidopsis Thaliana

Abstract

[EN] After germination, seedlings can follow two alternative development programs, photomorphogenesis or escotomorfogénesis depending on the presence or absence of light, respectively. The transition between the two programs is under strict hormonal control; thus GAs repress photomorphogenesis in darkness. The main objective of this paper is whether this regulation has an adaptive value. We have studied the variability in 150 accessions of Arabidopsis thaliana in regulating the Photomorphogenesis by GAs and analyzed morphological characteristics that differ between the two development programs (angle between cotyledons and hypocotyl length) by selecting 7 accessions hypersensitive to GAs deficiency, 7 intermediate accessions, and 7 less sensitive to deficiency of GAs. We performed a sequence analysis of 8 genes (GID1a, GID1b, GID1c, GAI, RGA, SLY1, HY5 and PIF3) involved in the signaling of GAs in the 21 selected accessions, that has shown no clear correlation between allelic varieties and the expression of the phenotype, except the accession Bla-1, which has a truncated version of GAI. On the other hand, there has been a transcriptome analysis and QTL analysis with two accessions with different behaviors in absence of GAs, obtaining 4 new loci and 307 candidate genes that may be involved in the process. Finally, it has undertaken a screening of transcription factors in Arabidopsis that could participate in Photomorphogenesis, examining two phenotypes in darkness without GAs: the opening of apical hook after 3 days and the opening of cotyledons after 7 days. This analysis has demonstrated that these processes are highly sensitive to the activity of transcription factors, showing a similar variation found among natural populations.

[ES] Después de la germinación, las plántulas pueden seguir dos programas de desarrollo alternativos, fotomorfogénesis o escotomorfogénesis dependiendo de la presencia o ausencia de luz, respectivamente. La transición entre los dos programas está sometida a un estricto control hormonal; de este modo, las GAs reprimen la fotomorfogénesis en ausencia de luz. El principal objetivo de este trabajo es saber si esta regulación tiene un valor adaptativo. Se ha estudiado la variabilidad existente en 150 accesiones de Arabidopsis thaliana en la regulación de la fotomorfogénesis por las GAs y se han analizado características morfológicas que difieren entre los dos programas de desarrollo (ángulo entre cotiledones y longitud del hipocotilo) seleccionando 7 accesiones hipersensibles a la deficiencia de GAs, 7 accesiones intermedias, y 7 menos sensibles a la deficiencia de GAs. Se ha realizado un análisis de la secuencia de 8 genes (GID1a, GID1b, GID1c, GAI, RGA, SLY1, HY5 y PIF3) implicados en la señalización de GAs en las 21 accesiones seleccionadas que no ha mostrado ninguna correlación clara entre variedades alélicas y la manifestación del fenotipo, salvo en el caso de la accesión Bla-1, que posee una versión truncada de GAI. Por otro lado se ha realizado un análisis transcriptómico y de QTLs de dos accesiones con comportamientos diferentes en ausencia de GAs, obteniendo 4 nuevos loci y 307 genes candidatos que podrían estar implicados en el proceso. Por último, se ha llevado a cabo un rastreo de factores de transcripción de Arabidopsis que podrían participar en la fotomorfogénesis, examinando dos fenotipos en oscuridad sin GAs: la apertura del gancho apical a los 3 días y la apertura de los cotiledones a los 7 días. Este análisis ha permitido demostrar que estos procesos son altamente sensibles a la actividad de factores de transcripción, mostrando una variación similar a la encontrada entre poblaciones naturales.

[CA] Després de la germinació, les plàntules poden seguir dos programes de desenvolupament alternatius, fotomorfogènesi o escotomorfogènesi depenent de la presència o absència de llum, respectivament. La transició entre els dos programes està sotmesa a un estricte control hormonal; d'aquesta manera, les GAs reprimeixen la fotomorfogènesi en absència de llum. El principal objectiu d'aquest treball és saber si aquesta regulació té un valor adaptatiu. S'ha estudiat la variabilitat existent en 150 accessions d'Arabidopsis thaliana en la regulació de la fotomorfogènesi per les GAs i s'han analitzat característiques morfològiques que difereixen entre els dos programes de desenvolupament (angle entre cotilèdons i longitud del hipocòtil) seleccionant 7 accessions hipersensibles a la deficiència de GAs, 7 accessions intermèdies, i 7 menys sensibles a la deficiència de GAs. S'ha realitzat una anàlisi de la seqüència de 8 gens (GID1a, GID1b, GID1c, GAI, RGA, SLY1, HY5 i PIF3) implicats en la senyalització de GAs en les 21 accessions seleccionades que no ha mostrat cap correlació clara entre varietats al¿lèliques i la manifestació del fenotip, excepte en el cas de l'accessió Bla-1, que posseeix una versió truncada de GAI. D'altra banda s'ha realitzat una anàlisi transcriptòmica i de QTLs de dos accessions amb comportaments diferents en absència de GAs, obtenint 4 nous loci i 307 gens candidats que podrien estar implicats en el procés. Finalment, s'ha dut a terme un rastreig de factors de transcripció d'Arabidopsis que podrien participar en la fotomorfogènesi, examinant dos fenotips en foscor sense GAs: l'obertura del ganxo apical als 3 dies i l'obertura dels cotilèdons als 7 dies. Aquesta anàlisi ha permès demostrar que aquests processos són altament sensibles a l'activitat de factors de transcripció, mostrant una variació similar a la trobada entre poblacions naturals.