Caracterización funcional y molecular de AtGRDP1 un nuevo gen implicado en la respuesta a ABA y estrés abiótico

Abstract

"El estrés abiótico afecta la germinación así como el crecimiento y desarrollo de las plantas, impactando en la productividad agrícola. En este estudio, se caracterizó molecular y funcionalmente el gen AtGRDP1 (Arabidopsis thaliana Glycine Rich Domain Protein), que contiene un dominio DUF1399, un motivo probable de unión a RNA (RNP) y un dominio rico en glicinas. Datos transcripcionales, revelaron que AtGRDP1 mostró una clara inducción de su expresión por estrés abiótico y en respuesta a la aplicación de ABA. Para estudiar la función del gen AtGRDP1 se generaron líneas sobreexpresoras y una mutante insercional. La línea mutante mostró un aumento de la sensibilidad a estrés salino y osmótico durante la germinación y el desarrollo de los cotiledones, mientras que las líneas que sobreexpresan el gen AtGRDP1 mostraron una mayor tolerancia al estrés abiótico. Interesantemente, estas líneas mostraron un fenotipo de insensibilidad a la hormona ABA, semejante al fenotipo de las líneas ABI, mientras que la interrupción del gen AtGRDP1 dio lugar a mutantes con hipersensibilidad al ABA. En plántulas de la línea mutante y sobreexpresora se analizó el transcrito de los factores de transcripción ABI3 y ABI5, mostrando niveles elevados de estos transcritos en la mutante, mientras que en la línea sobreexpresante se encontró una clara represión de estos factores. Otro factor de transcripción que se analizó fue el WRKY2, en donde plántulas de la línea sobreexpresante del gen AtGRDP1 bajo la aplicación de ABA, presentaron una mayor expresión del gen WRKY2, el cual correlaciona con los patrones de expresión de los genes ABI3 y ABI5. Adicionalmente se analizó al microRNA miR159, el cual es regulado por ABI3, y se encontró reprimido en el fondo sobreexpresante de AtGRDP1. Se analizó también a miR160, el cual ha sido involucrado en la regulación de ABI3, y de factores de transcripción de respuesta a auxinas como ARF10, ARF16 y ARF17. Contrario, a lo observado para el miR159, en la línea sobreexpresante de AtGRDP1 se encontró una inducción elevada de este miR160 en ABA exógeno, un dato que correlaciona con la expresión mostrada de ABI3 en estas líneas sobreexpresoras. Las semillas de las líneas mutantes y sobreexpresantes presentaron alteraciones en su morfología y en la talla de la semilla. En esta tesis, describimos por primera vez al gen AtGRDP1 el cual pertenece a una nueva familia DUF1399-GRD, y nuestros hallazgos proporcionan evidencia clave sobre AtGRDP1."

"Abiotic stress affects germination and growth and development of plants, impacting on agricultural productivity. In this study, we show the molecular and functional characterization of AtGRDP1 gene (Arabidopsis thaliana Protein Glycine Rich Domain) that containing DUF1399 domain, putative RNA -binding motif (RNP), and a glycine domain rich. Transcriptional data revealed that AtGRDP1 induction showed clear expression by abiotic stress and in response to the application of ABA. To study the role of AtGRDP1 gene were analyzing the overexpressing and insertional mutant lines. The mutant line showed an increased sensitivity to salt and osmotic stress during germination and cotyledon development, whereas the overexpressing lines of AtGRDP1 gene showed a higher tolerance to abiotic stress. Interestingly, these lines showed insensitivity phenotype under application of ABA hormone, similar to the ABI-phenotype, whereas AtGRDP1 gene disruption resulted a hypersensitive phenotype to ABA. In seedlings of mutant and overexpressing lines, ABI3 and ABI5 transcription factors were analyzed showing elevated levels of these transcripts in the mutant background, while in the 35S::AtGRDP1 line showed a clear suppression of these factors. WRKY2 transcription factor was also analyzed, where seedlings overexpressing AtGRDP1 under the application of ABA showed increased expression of WRKY2 gene, which correlates with the expression patterns of ABI3 and ABI5 genes. Further analyzed showing that miR159, which is regulated by ABI3, was repressed in overexpressing background. Another microRNA analyzed was miR160, which has been, implicated in the regulation of ABI3, and others transcription factors responding to auxin as ARF10, ARF16 and ARF17. Contrary to that observed for miR159, 35S::AtGRDP1 overexpressing line showed a high induction of miR160 under application of ABA, a finding that correlates with the expression of ABI3 in these overexpression lines. Both Atgrdp1-null mutant and 35S::AtGRDP1 overexpressing lines showed alterations in seed morphology. Here we describe for the first time AtGRDP1."