Estudio y análisis de genes de maduración en Psidium guajava L.

Abstract

RESUMEN La guayaba (Psidium guajava L.) es de los frutales más importantes económica y socialmente en México. Sin embargo, la sobre maduración y mal manejo postcosecha causan graves pérdidas económicas para los productores. La maduración del fruto depende de la respiración y producción de etileno que es regulada por enzimas que modifican sus características organolépticas. Algunas de estas enzimas modifican la pared celular ablandando el fruto y son reguladas por sistemas endógenos como los microRNA (miRNA) que actúan a nivel postranscripcional. En este trabajo se identificó y analizó la expresión de 3 fragmentos de los genes β-1,4-endoglucanasa 17 (PgE17), β-galactosidasa 1 (PgGa1) y glucosilceramidasa no lisosomal (PgGly1) en guayaba. La secuencia putativa de la proteína PgE17 tiene una similitud del 98 % con una secuencia homóloga en el cromosoma 4 del genoma de guayaba, además de contener parte del dominio Glyco_hydro_9. La secuencia aminoacídica putativa de PgGa1 tiene una similitud del 98.2 % con una secuencia del cromosoma 10 de guayaba y además, contiene parte del dominio Glyco_hydro_35. Por último, la secuencia putativa de la proteína PgGly1 obtuvo una similitud de 92 % con una glucosilceramidasa no lisosomal de Eucalyptus grandis, además de contener el motivo YMRPLAIWAMQWAL. El análisis filogenético agrupó las 3 secuencias dentro de la familia Myrtaceae. La expresión de los 3 genes fue en todos los tejidos, siendo la más alta de PgE17 y PgGa1 en los estadios rayado y maduro, y la más alta de PgGly1 en hoja, tallo y estadio sobre maduro. En el análisis de miRNA se identificaron 29 familias expresadas durante los estadios rayado y maduro, de las cuales 27 se expresaron en el fruto maduro y 17 en el rayado. De estas familias, las denominadas 159, 160, 166, 171, 319 y 535 mostraron relación directa con la maduración, involucradas en la biosíntesis de etileno o en la modificación de pared celular, y las denominadas 169, 395, 398, 528 y 2120 tuvieron relación indirecta participando como factores de crecimiento o enzimas secundarias.

ABSTRACT Guava (Psidium guajava L.) is one of the most economically and socially important cultivars in Mexico, nevertheless, over ripening and bad post-harvest management causes monetary losses for the producers. Guava fruit ripening process depends on its ethylene breathing and production levels, which are regulated by enzymes that modifies the organoleptic properties of the fruit. Some of these enzymes modifies the cell wall causing the softening of the fruit and are regulated by endogenous systems such as the microRNAs (miRNA) which acts at a posttranscriptional level. In this work, three fragments belonging to β-1-4-endoglucanase 17 (PgE17), β-galactosidase 1 (PgGa1) and non-lysosomal glucosilceramidasa (PgGly1) genes and its expression levels were identified and measured in guava. Putative protein sequence PgE17 has a 98 % of similitude with a sequence in the 4th chromosome of guava genome, also contains part of the Glyco_hydro_9 domain. Aminoacidic putative sequence PgGa1 has a 98.2 % of similitude with a sequence found inside the 10th chromosome of guava genome, part of the Glyco_hydro_35 domain was also found inside the sequence. At last, putative sequence of the protein PgGly1 has a 92 % similitude with a non-lysosomal glucosylceramidase of Eucalyptus grandis, and contains the YMRPLAIWAMQWAL motif. Phylogenetic analysis grouped the 3 fragments inside the Myrtaceae family. Expression of the 3 genes were found in all tissues, being the highest in the breaker and ripe states for PgGa1 and PgE17 and leaves, stem and over ripe state the highest for PgGly1. In the miRNA analysis a total of 29 different families were identified. In the ripe state the expression of 27 of these families were observed, and only 17 in the breaker state. Families 159, 160, 166, 171, 319 and 535 showed a directly relationship with the ripening process (ethylene biosynthesis and cell wall modification), and families 169, 395, 398, 528 and 2120 showed to be indirectly related (growing factors and secondary enzymes).