Caracterización funcional de factores de transcripción de tipo NF-Y y GRAS en la asociación simbiótica Phaseolus vulgaris - Rhizobium etli

Abstract

La fijación biológica de nitrógeno que surge a partir de la relación simbiótica entre rizobios y leguminosas permite la incorporación de nitrógeno al suelo para su explotación en sistemas agropecuarios a muy bajo costo. En esta relación compleja y específica existen determinantes moleculares de las plantas que gobiernan la colonización preferencial por ciertas cepas de rizobios. Las plantas integran señales derivadas del microsimbionte y del ambiente para iniciar los programas de organogénesis de estructuras diferenciadas llamadas nódulos y el proceso de infección. Varios factores de transcripción desempeñan funciones fundamentales en estos procesos, incluyendo las proteínas de las familias GRAS y NF-Y. En el presente trabajo de tesis se generó un conjunto de datos de secuencias, estructuras génicas, relaciones filogenéticas y patrones de expresión de genes que codifican las subunidades NF-Y en Phaseolus vulgaris, la leguminosa de grano más importante utilizado para el consumo humano directo. A partir de este análisis se seleccionaron genes candidatos para estudiar su rol en la nodulación mediante genética reversa. La reducción de los niveles de mRNA de PvNF-YA1 y PvNF-YA9 condujo a la ausencia de nodulación y provocó defectos en el proceso de infección. La inducción de genes del ciclo celular en respuesta al rizobio se vio afectada en las raíces silenciadas, sugiriendo que estos factores de transcripción podrían promover el desarrollo de nódulos mediante la activación de divisiones celulares corticales que participan en la formación del primordio del nódulo. A su vez, ensayos de sobreexpresión permitieron demostrar que PvNF-YA1 contribuye a la selección de cepas de rizobio que son más eficientes en la formación de nódulos. Por otro lado, se llevó a cabo la caracterización de una proteína de la familia GRAS, denominada SIN1 (Scarecrow like 13 Involved in Nodulation), que interactúa físicamente con la subunidad PvNF-YC1, previamente vinculada al proceso de nodulación. Ensayos de silenciamiento mostraron que SIN1 desempeña una función importante tanto en la elongación de raíces laterales como en el desarrollo de nódulos fijadores de nitrógeno y en la progresión de la infección bacteriana durante la interacción simbiótica. El presente trabajo de tesis contribuye a sustentar la relevancia de los complejos de transcripción multiméricos en la capacidad de las plantas para integrar y responder a múltiples factores ambientales.