Embriogénesis somática en Quercus robur L.transformación genética y caracterización de los genes QrRLK y QrERF1

Resumo

RESUMEN DE TESIS "Embriogénesis somática en Quercus robur L. Transformación genética y caracterización de los genes QrRLK y QrERF1". Ana Mª Meijomín López A partir del inicio de la década de 1980 se ha ido extendiendo el síndrome del ¿oak decline¿ o decaimiento del roble, que afecta a los robles de toda Europa, causado por interacciones complejas entre factores abióticos y bióticos. En este sentido, las herramientas biotecnológicas disponibles hoy en día revisten un enorme interés. La embriogénesis somática (ES) se considera la técnica más apropiada para la regeneración in vitro de plantas leñosas. Una de sus aplicaciones más relevantes es la transformación genética (TG). La disponibilidad de un sistema para la transferencia directa de genes candidatos antifúngicos en las diferentes especies del género Quercus ofrecería un enfoque alternativo a la mejora convencional, con el propósito de producir ejemplares resistentes a diversos patógenos. La ES también permite llevar a cabo estudios de investigación básica, fundamentalmente en el campo emergente de la genómica funcional. Durante este proceso tienen lugar cambios morfológicos y bioquímicos en respuesta a alteraciones en las pautas de expresión génica. Este trabajo aporta dos hechos nuevos y científicamente relevantes: 1.- Se ha desarrollado por primera vez un protocolo eficiente para la transformación genética de Q. robur L., mediante el cual se han obtenido embriones somáticos y plantas transformadas a partir de genotipos de origen juvenil y adulto. Se han optimizado las condiciones para la TG, determinando la concentración necesaria de kanamicina en el medio de selección, el tiempo de cocultivo más adecuado y el tipo de explanto más susceptible a la infección, siendo factores críticos para una transformación exitosa la cepa bacteriana y el genotipo. Las eficiencias de transformación variaron entre un 0% y un 6% dependiendo del genotipo. Se han obtenido 20 líneas transgénicas independientes, demostrándose su naturaleza transgénica mediante análisis molecular. La mayoría de los trabajos sobre TG de especies forestales se han basado en material de origen juvenil, sin embargo el valor añadido de este estudio consiste en el empleo de material derivado de árboles adultos seleccionados, hecho fundamental para futuras aplicaciones biotecnológicas en la mejora del roble. 2.- Se han identificado y caracterizado los genes QrRLK y QrERF1 en Q. robur. Ambos genes pertenecen a familias génicas relacionadas con procesos de desdiferenciación celular y desarrollo. El gen QrRLK codifica una proteína con los dominios propios de las del grupo LRR-RLKs de receptores quinasa de plantas. QrRLK pertenece a la subfamilia de receptores atípicos LRR IV y posee un dominio quinasa intracelular cuyas propiedades pueden atribuirle una especificidad de carácter dual. El gen QrERF1 codifica una proteína de la subfamilia de factores de transcripción ERF. La proteína QrERF1 pertenece al grupo VII y presenta una elevada homología con la proteína FsERF1 de Fagus sylvatica. La expresión mayoritaria y localizada de ambos genes en estructuras embriogénicas durante la inducción de embriones somáticos de roble sugiere que están implicados en la adquisición de la competencia embriogénica. En los estados de transición de los embriones y en tejidos post-embrionarios, existe una regulación a nivel de desarrollo y su nivel de expresión es dependiente del genotipo. Su expresión en el meristemo caulinar y en las yemas axilares de las plántulas regeneradas sugiere también una función de dichos genes en la regulación del crecimiento de dichos meristemos y por lo tanto en el desarrollo del brote. En forestales Angiospermas, y concretamente en Fagáceas, apenas existen estudios moleculares relacionados con la formación de los embriones, debido a la dificultad de establecer sistemas funcionales de ES en estas especies. Además del interés científico, cabe destacar su aplicación para optimizar los procesos de inducción y desarrollo de los embriones en especies recalcitrantes como el roble, avanzando en el estudio de la regulación de dichos genes, lo que permitirá modular su acción en las etapas en las que intervienen.