Análisis de la heredabilidad de los mecanismos de respuesta a estrés relacionados con la regulación epigenética de la expresión génica

Abstract

[EN] Continuously organisms are persistently exposed to different elements that compromise their survival. In this context, the plants, as sessile organisms, are especially vulnerable. Nevertheless, during the evolution, plants have developed mechanisms that allow to maintain their cellular homeostasis while maintaining a relative plasticity under exposition to different stresses. Between the different phytopathogens there are the viroids, whose vital cycle is tightly linked to their host. Recently, studies carried out with “Hop Stunt Viroid” point to a new mechanism that include the interference of the epigenetic host pattern Cucumis sativus. Surprisingly, it has been proven that this modification also affects the germinal line of male plants, affecting their gametophyte: the pollen. This phenomenon makes the possible transgenerational inheritance of the epigenetic modifications produced during the infection, making this plant-pathogen interaction as a useful tool for the understanding of transgenerational inheritance mechanisms of the epigenetic characters and their phenotype. In this way, in the present work, the transgenerational inheritance of this pattern, the possible effects over the descent and the possible biotechnological implications that could derive from their study are discussed.

[ES] En los últimos año son cada vez mas las evidencias que sugieren que la reprogramación de la actividad transcripcional a nivel epigenético puede ser considerado como un mecanismo general de control de la repuesta a estrés. Principalmente en lo que se refiere a la expresión de genes de repuesta a estrés ubicados en zonas del genoma con alta proporción de regiones repetitivas (Secco et al., 2016).

En este sentido en el grupo donde se realizara este TFM se ha determinado que la infección por HSVd induce en el tejido vegetativo del huésped alteraciones en los niveles de metilación de citosinas en el DNA repetitivo (Transposones y DNA ribosomal) promoviendo una significativa alteración transcripcional de estas regiones (Martínez et al., 2014, Castellano et al, 2015; Castellano et al., 2016 a).

Interesantemente, en este grupo se ha demostrado recientemente que esta alteración del estado transcripcional es también característico del tejido reproductivo. Analizando granos de polen de plantas de pepino infectadas con el HSVd fue posible determinar una disminución significativa de los niveles de metilación de citosinas en el DNA repetitivo de estas células reproductivas (Castellano et al., 2016 b). Esta observación permite especular sobre la posibilidad de que las alteraciones epigenéticas en el huésped, promovidas por el viroide, puedan ser transmitidas a la siguiente generación.

Objetivo: Teniendo como precedente estos resultados, en esta proyecto de Fin de Master se propone analizar si existen alteraciones a nivel epigenético transmitidas a nivel transgeneracional como consecuencia de la infección con HSVd. Para esto se analizarán las variaciones de metilación en el DNA repetitivo de plantas de pepino provenientes de semillas recolectadas a partir de plantas infectadas siguiendo una serie de objetivos particulares que constituyen el esquema básico de este plan de trabajo.

1- Obtener plantas de pepino a partir de semillas provenientes de los siguientes cruces: a- Polen pepino infectado x ovulo pepino sano b- Polen pepino sano x ovulo pepino infectado c- a- Polen pepino sano x ovulo pepino sano (control)

2- Identificar aquellas plantas libres de infección por el HSVd

3- Determinar, mediante secuenciación de DNA bisulfitado, el estado de metilación en el DNA repetitivo de esas plantas

4- Establecer si estas posible modificaciones epigeneticas están asociadas con alteraciones a nivel fenotípico.