Identificación y estudios de expresión de algunos genes inducidos por salinidad en Suaeda edulis de un cráter salino del centro de México

Abstract

RESUMEN EN ESPAÑOL La salinidad es uno de los principales tipos de estrés abiótico que limita el crecimiento y desarrollo de muchas plantas en todo el mundo, causándoles incluso la muerte. Las plantas halófitas, han desarrollado mecanismos tanto bioquímicos como moleculares que les permiten tolerar estas condiciones, restablecer y mantener su actividad metabolica adecuada. En este estudio se trabajó con Suaeda edulis, una planta halófita que crece en un cráter con suelo sódico-salino ubicado en la región central de México. Se estableció un protocolo de propagación in vitro a partir de brotes axilares en medio MS suplementado con 2 g/L de carbón activado, asi mismo, se realizaron estudios mediante marcadores molecualres ITS para corroborar la identidad de la planta. Se identificaron y se realizaron estudios bioinformáticos para los genes involucrados en la síntesis de la glicinabetaina: SAMS, PEAMT, CMO y BADH; en la síntesis de prolina: P5CS; en la compartimentalización del Na+ en las vacuolas: VP y para un gen codificante de un factor de transcripción asociado al estímulo de genes de respuesta a salinidad: DREB2. Las secuencias putativas de aminoácidos de estos genes comparten 90-95% de identidad con otras secuencias reportadas en las bases de datos y presentan motivos y dominios conservados propios de cada tipo de enzima. El análisis de expresión mediante qRT-PCR en raíces y hojas de S. edulis provenientes del cráter y de cultivos in vitro, fue realizado para los genes SAMS, CMO, BADH, P5CS, VP y DREB2; así como también para un gen codificante de una proteína intrínseca de tonoplasto: TIP; un gen codificante de una acuaporina: APX; y para un gen codificante de una expansina: α-EXP4, y se encontró que la expresión de BADH, CMO, P5CS, VP, DREB2 y α-EXP4 fue mayor en hojas y raíces de plantas del cráter, en cambio la expresión de SAMS y APX fue mayor en las hojas de las plantas del cráter, pero no en las raíces, y para el gen TIP no hubo diferencias estadísticamente significativas en sus niveles de expresión. También se realizó una librería de cDNA a partir de la parte aérea de la planta, y un estudio sobre la fisiología de los estomas de las plantas provenientes del cráter y de las plantas cultivadas in vitro..

RESUMEN EN INGLÉS Salinity is one of the main types of abiotic stress that limits the growth and development of many plants around the world, even causing death. Halophyte plants have developed both biochemical and molecular mechanisms that allow them to tolerate these conditions, restore and maintain their proper metabolic activity. In this study, we worked with Suaeda edulis, a halophyte plant that grows in a crater with sodium-saline soil located in the central region of Mexico. An in vitro propagation protocol was established from axillary shoots in MS medium supplemented with activated carbon 2 g / L; likewise, studies were carried out using ITS molecular markers to corroborate the plant identity. Bioinformatics studies were performed for the involved genes in the glycine betaine synthesis: SAMS, PEAMT, CMO and BADH: in the proline synthesis: P5CS; in the Na+ compartmentalization: VP; and for a gene encoding a transcription factor associated with genes response to salinity: DREB2. The putative amino acid sequences of these genes share 90-95% identity with other sequences reported in the databases and have conserved motifs and specific domains to each type of enzyme. The expression analysis by qRT-PCR in S. edulis roots and leaves from crater plants and in vitro culture plants was performed for SAMS, CMO, BADH, P5CS, VP and, DREB2 genes; as well as for a gene encoding an intrinsic tonoplast protein: TIP; a gene encoding an aquaporin: APX; and for a gene coding for an expansin: α-EXP4; and it was found that the expression level for BADH, CMO, P5CS, VP, DREB2, and α-EXP4 was higher in leaves and roots from crater plants, whereas for SAMS and APX it was higher in the leaves from crater plants, but not in the roots, and for the TIP gene there were no statistically significant differences in their expression levels. A cDNA library was also made from the plant shoot, and a study was also carried out about stomata physiology from crater plants and in vitro plants.