Silenciamiento simultáneo no letal de los genes de arginina descarboxilasa de Arabidopsis thaliana mediante un microRNA artificial

Abstract

"Las poliaminas están involucradas en el crecimiento, desarrollo y respuesta al estrés en plantas. En Arabidopsis thaliana, el primer paso en la biosíntesis de las poliaminas (PAs) es catalizado por la arginina descarboxilasa (ADC), enzima limitante con dos isoformas codificadas por los genes parálogos AtADC1 y AtADC2. Se ha descrito que mutantes insercionales de T-DNA sencillas de ambos parálogos no muestran fenotipos en desarrollo, sin embargo; la mutante adc2 muestra sensibilidad al estrés salino. En el caso de la doble mutante de los genes ADC1 y ADC2 de Arabidopsis se ha descrito que sus semillas no son viables debido a que no se formaron los embriones. Para obtener plantas de A. thaliana con silenciamiento simultáneo no letal de los genes AtADC1 y AtADC2 se construyó un vector que expresa el microRNA artificial pMDC32-amirR:adc, cuyo blanco es la región conservada entre ambos parálogos. Arabidopsis fue transformada con el vector pMDC32-amirR:adc para generar plantas transgénicas en las que podría reprimirse la expresión de los genes AtADC1 y AtADC2. Se obtuvieron 10 líneas de plantas transgénicas (mWs1 a mWs10) que fueron evaluadas bajo estrés salino (NaCl 125 mM) y en presencia de la fitohormona ácido abscísico (ABA 1 μM). Se seleccionó la línea transgénica mWs8 que presentó mayor sensibilidad a los tratamientos en comparación con la parental y las mutantes sencillas adc1 y adc2. Las plantas de la línea mWs8, tuvieron un retardo en la floración y defectos en la formación de semillas y en ellas disminuyeron los transcritos de los genes AtADC1 y AtADC2 y los niveles de PAs libres. Por lo tanto, el transgén amirR:adc sí provoca el silenciamiento simultáneo no letal de AtADC1 y AtADC2 que afecta el desarrollo de las plantas y aumenta su sensibilidad al estrés salino y a la aplicación de ABA. La sensibilidad de la línea mWs8 al ABA podría deberse a una mayor expresión del gen ABI3, regulador de la vía de señalización del ABA. La línea silenciante mWs8 es un nuevo sistema modelo para el estudio de la función de las PAs en el desarrollo y la respuesta al estrés en plantas."

"Polyamines are involved in plant growth and development and plant stress responses. In Arabidopsis thaliana, the first step in biosynthesis of polyamines is catalyzed by arginine decarboxylase (ADC), rate-limiting enzyme with two isoforms coding by the paralogs genes AtADC1 and AtADC2. It was described that the individual mutants of ADC1 and ADC2 doesn’t have phenotype in development, but the adc2 mutant showed sensibility to saline stress. The seeds double mutant of genes ADC1 and ADC2 are lethal in Arabidopsis, because the embryos were not formed. In order to obtain A. thaliana plants nonlethal simultaneous silencing of ADC1 and ADC2 genes, a vector that expressing an artificial microRNA pMDC32-amirR:adc build, whose target is the region conserved between paralogs. Arabidopsis was transformed with a pMDC32-amirR:adc vector for generating transgenic plants which could restrain the expression of genes AtADC1 and AtADC2. 10 transgenic lines (mWs1 to mWs10) obtained were evaluated under saline stress (NaCl 125 mM) and the acid abscisic hormone (ABA 1 μM). Transgenic line mWs8 was selected, this showed greater sensitivity to treatment compared to the parental and simple mutant adc1 and adc2. Plants of mWs8 line, had a delay in flowering and defects in the formation of seeds and dropped them transcripts of genes AtADC2 and AtADC1 and levels of free PAs. Therefore, the transgene AmirR: adc causes nonlethal simultaneous silencing AtADC1 and AtADC2 that affects the development of plants and increases their sensitivity to saline stress and ABA application. The sensitivity of mWs8 line to exogenous application of ABA may be due to increased expression of ABI3 gene regulator of ABA signaling pathway. Line silence mWs8 is a new model system for studying the role of APs in the development and stress response in plants."