Caracterización y análisis de la expresión de genes durante la embriogénesis y el enraizamiento adventicio en fagáceas

Resumen

La propagación vegetativa de individuos seleccionados en especies forestales se ve tremendamente limitada por la pérdida de plasticidad y competencia morfogenética del material a medida que avanza el desarrollo vegetativo. La embriogénesis somática y el enraizamiento adventicio son procesos morfogenéticos de gran interés para la producción clonal de dichos árboles. Ambos procesos requieren una etapa de desdiferenciación celular y reprogramación genética para la adquisición de la competencia embriogénica, o en el caso del enraizamiento adventicio, el destino de células iniciales de raíz. De momento se desconocen en gran medida los mecanismos moleculares que regulan dichos procesos En esta tesis se han caracterizado genes implicados en procesos morfogenéticos in vitro, como son la inducción y desarrollo de los embriones somáticos y por otro lado la formación y/o desarrollo de raíces adventicias en tres especies forestales, Castanea sativa, Quercus robur y Q. suber. Además, en el caso del castaño, también se incluyó el sistema de embriogénesis zigótica. Se analizó el patrón de expresión de los genes de estudio durante estos procesos con la finalidad de determinar la posible función de los mismos durante la morfogénesis. Se identificaron y caracterizaron 3 genes de la familia Argonauta (AGO1, AGO4, AGO 5) en C. sativa a partir de embriones somáticos. Además, se identificó y caracterizó el gen TCTP en las tres especies, castaño, roble y alcornoque. Para llevar a cabo el análisis filogenético del gen CPE se aisló la parte codificante del mismo en 50 especies diferentes, mostrando en todos ellos una alta conservación de secuencia. El análisis de la expresión espacio-temporal de los genes SCL1 y CPE durante la inducción de la embriogénesis somática en Q. robur, indica una posible implicación de estos genes en la adquisición y/o mantenimiento de la competencia embriogénica. Además, el cambio del patrón de expresión de estos genes durante el desarrollo de los embriones, somáticos y zigóticos, sugiere que participan en procesos de histodiferenciación. El gen SCL1 parece estar involucrado en el establecimiento del patrón radial del embrión y de la raíz. El papel del gen CPE está más asociado a desarrollo apical del brote y especificación de las células de la columela. La localización del transcrito SCL1 durante la durante la inducción de raíces adventicias de castaño, específicamente en las células del cambium de los brotes competentes para enraizar, indica un papel del gen en la determinación del destino de células de raíz e iniciación del meristemo de raíz. La expresión de TCTP durante la embriogénesis, desarrollo de brotes y raíces, está asociada a tejidos en división activa, regulando la división celular en estos tejidos y participando en la formación de órganos laterales y el crecimiento y desarrollo de la planta, lo que indica una función conservada del gen.