Análisis funcional del desarrollo del fruto de fresagenes reguladores, acción hormonal y composición metabólica

Resumen

TÍTULO DE LA TESIS: Análisis funcional del desarrollo del fruto de fresa: Genes reguladores, acción hormonal y composición metabólica En la presente Tesis Doctoral se ha abordado el problema cómo se regula la maduración del fruto de fresa desde tres aproximaciones diferentes. (1) La maduración de un fruto es el resultado de un programa de desarrollo que sincroniza la maduración de la semilla con cambios metabólicos en los tejidos que la rodean y que tiene como finalidad facilitar la dispersión de ésta. A pesar del extenso conocimiento que existe acerca de cómo se regula la maduración de un fruto climatérico como tomate, es muy poco lo que se sabe acerca de cómo se regula este proceso en un fruto no climatérico como la fresa. Mediante la búsqueda en nuestra base de datos de ESTs de fresa identificamos FaMADS5, un gen MADS-box de fresa que pertenece a la subfamilia AGL-2 y que presenta una alta homología con LeMADS-RIN. La expresión de FAMADS5 es específica de flores y frutos y cambia a lo largo del desarrollo. Con el fin de investigar el posible papel que FaMADS5 juega en el desarrollo del fruto de fresa, se generaron líneas de fresa transgénicas que expresan este gen bajo el control del promotor constitutivo CaMV35S. Mientras que no se detectaron cambios durante el desarrollo vegetativo, la expresión ectópica produjo cambios drásticos en los órganos reproductores y frutos de fresa. Las flores de estas plantas no perdieron los pétalos, los frutos no maduraron, y los aquenios, más grandes y oscuros que los control, no desarrollaron embrión en su interior. Un análisis más detallado de las flores de estas plantas reveló que el desarrollo de los carpelos estaba retrasado con respecto a los controles y que eran menos fértiles. Los datos sugieren que FaMADS5 es un regulador del desarrollo temprano del fruto de fresa. (2) La hormona gaseosa etileno desempeña un papel fundamental en la maduración de los frutos climatéricos, pero hasta la fecha, no se conoce una hormona que juegue un papel similar en la maduración de los frutos no climatéricos. El fruto de fresa está considerado no climatérico, sin embargo, existe cierta controversia acerca del papel que desempeña el etileno en su maduración. En un intento por aclarar este posible papel, hemos generado plantas de fresa insensibles a etileno mediante la expresión heteróloga del receptor de etileno mutado etr1-1 de Arabidopsis. La ausencia de Triple Respuesta al germinar los aquenios transgénicos en oscuridad y en presencia de ACC confirmó la insensibilidad de las plantas a la hormona. Los frutos de las plantas transgénicas alcanzan el estadio rojo maduro en el mismo tiempo que los frutos control y sin mostrar cambios fenotípicos evidentes. Un análisis más detallado de estos frutos indicó que el contenido de antocianinas y azúcares de estos frutos era menor que en los controles y que presentaron mayor acidez. Para ampliar este estudio a nivel molecular, identificamos tres genes ERF (FaERF1-3) del fruto de fresa. El patrón de expresión de éstos cambia a lo largo del desarrollo del fruto. La expresión de estos ERFs está alterada en los frutos trangénicos etr1-1. Este trabajo confirma que el etileno no desempeña un papel fundamental en la maduración de fresa, aunque sí afecta a determinados aspectos del proceso. El estudio de estos FaERFs sugiere que es en los aquenios donde ocurre la cascada de señalización de etileno en fresa. (3) Y por otro lado, el ácido L-ascórbico (AsA) o vitamina C es un componente esencial para la nutrición humana. El gen GalUR de fresa está implicado en la biosíntesis de AsA a partir de los residuos de D-galacturonato que se liberan de la pared celular en la maduración del fruto. En este trabajo, se ha realizado la sobrexpresion y el silenciamiento de GalUR en plantas de fresa. La sobrexpresión resultó en un aumento del contenido de vitamina C de 1,5-1,7 veces en los frutos transgénicos. El silenciamiento no tuvo efecto sobre el contenido de vitamina C de los frutos, sin embargo, el análisis metabólico de estos reveló importantes cambios con respecto a los frutos sin transformar. Esto sugiere que existe una fuerte homeostasis del contenido de vitamina C en los frutos pero que su mantenimiento exige un importante gasto metabólico.