Análisis funcional de los factores de transcripción TOWER-OF-PISA1 y TOWER-OF-PISA2 y su implicación en el desarrollo del gineceo de Arabidopsis

Abstract

Análisis funcional de los factores de transcripción TOWER OF PISA 1 y TOWER OF PISA 2 y su implicación en el desarrollo del gineceo de Arabidopsis. Los carpelos, organizados en un gineceo, presentan el mayor grado de complejidad anatómica y funcional de entre los órganos florales. El fruto deriva fundamentalmente del gineceo y es un órgano altamente especializado cuya función, una vez se produce la polinización y fertilización, es asegurar la maduración y la posterior dispersión de las semillas. A pesar del gran progreso que ha tenido lugar en los últimos años, aún quedan por resolver numerosos interrogantes acerca de la morfogénesis del gineceo y la fructificación. Una manera obvia de contribuir al esclarecimiento de estas cuestiones es desvelar la participación de nuevos moduladores genéticos, cuyas alteraciones provoquen perturbaciones morfológicas visibles en el desarrollo del gineceo. En esta Tesis Doctoral se ha pretendido profundizar en la comprensión de las vías genéticas implicadas en el desarrollo del gineceo, así como de la coordinación de dichas rutas. Para ello se ha realizado un esfuerzo para caracterizar funcionalmente dos miembros de una familia de factores transcripcionales con dominio B3, TOP1 y TOP2, que parecían estar implicados en la diferenciación del gineceo y ser un factor común a varias de las vías ya descritas. Se ha intentado establecer cuáles son las relaciones genéticas y moleculares de estos genes con otros identificados previamente, y que actúan en distintos aspectos del desarrollo del gineceo y el fruto de Arabidopsis. Para ello, se han caracterizado funcionalmente dichos genes mediante la obtención de líneas de pérdida y de ganancia de función de los mismos, y la caracterización fenotípica de dichos mutantes. Así, se ha comprobado que están implicados redundantemente en el desarrollo de las regiones apicales del gineceo, promoviendo la diferenciación de las células del estilo y el estigma. Se ha determinado que el patrón de expresión espacio-temporal de TOP1 y TOP2 coincide con las regiones afectadas en los mutantes de pérdida de función, es decir, el estilo y el estigma. También se ha detectado expresión en otras regiones del gineceo y otros órganos florales, así como en las hojas y raíces, en general coincidiendo con zonas de elongación y/o aparición de nuevos órganos, y con regiones que se han relacionado con elevadas concentraciones de auxinas. Por otra parte, se han analizado las interacciones genéticas entre TOP1, TOP2 y otros genes ya caracterizados implicados en el desarrollo del gineceo, mediante la generación de diversas combinaciones mutantes y la determinación de los patrones de expresión de TOP1 en diferentes fondos mutantes. Así mismo, se he determinado el efecto que las mutaciones top1 y top2 tienen sobre la expresión de los otros genes estudiados. Así, se ha comprobado que actúan junto a los genes STY y SPT en el desarrollo de las regiones apicales del gineceo, donde no se ha detectado una regulación directa entre ellos. Sí que se ha observado que TOP podría reprimir a SPT en otras regiones, como los óvulos y las semillas. Asimismo, se ha observado que ETT reprime la expresión de TOP1 en regiones apicales del ovario.

También se han observado que los genes TOP actúan de forma sinérgica con LUG en el desarrollo de los tejidos marginales, como el estilo, el estigma y el septum. Por otra parte, se ha comprobado que los genes TOP podrían estar relacionados con la síntesis de auxinas, y que están implicados en el desarrollo del eje medio-lateral del gineceo de Arabidopsis activando directa o indirectamente a IND. Y por último, mediante el escrutinio de una librería de doble híbrido, se ha determinado que los genes TOP interaccionan físicamente con YAB3 y BRX-L4, dos reguladores transcripcionales implicados en el establecimiento de la polaridad abaxialadaxial del gineceo y en el crecimiento de la raíz respectivamente.