Genes aislados de Bouteloua gracilis bajo déficit hídrico obtenidos por medio de SSH, son diferencialmente expresados en estrés abiótico

Abstract

"Drought, constitutes the main abiotic stress affecting growth and productivity of economically important crops. Osmotically stressed plants display different cellular and molecular responses including morphological and metabolic changes, and ion transport adjustment. All this changes are governed by the expression of several genes involved in plant tolerance to environmental stresses. The usage of molecular tools has allowed the identification of some genes involved in drought tolerance. The understanding of the molecular mechanisms by which plants acquire tolerance to abiotic stresses, can be approached using naturally tolerant plants such as Bouteloua gracilis, which has been characterized as drought tolerant. In present work we developed a subtractive library of B. gracilis leafs from drought stressed seedlings, using the cDNA from plants grown under stress as tester and the cDNA of plants maintained at field capacity as driver. We isolated and sequenced 131 clones, which were analyzed and grouped into contigs representing 47 unigenes. From these genes, 25 belonged to known sequences while the other 22 were new sequences not reported in the GenBank. The isolated genes encode for proteins involved in signaling, metabolism, photosynthesis, transport, stress responses and protein biosynthesis. The differential expression of nine of these genes including a proton translocating pyrophosphatase, ADPribosylation factor, splicing factor 3B subunit 2, cysteine proteinase, NFU protein, proteasome subunit alpha type 2, chaperone protein dnaJ and an ATPase subunit beta was assessed by RT-PCR. In addition, we evaluated the expression of these genes in response to different stimuli such as cold, heat, salinity, osmotic stress and in response to abscisic acid. Interestingly, most of the analyzed genes display diverse expression patterns in response to the applied treatments."

"La sequía es el principal factor de estrés abiótico que afecta el desarrollo y la productividad de los cultivos económicamente importantes. Las respuestas a nivel celular y molecular que se manifiestan cuando una planta se encuentra en sequía son cambios morfológicos, ajuste en el transporte de iones y cambios metabólicos, entre otros. Todos estos cambios están regidos por la expresión de diversos grupos de genes que ayudan a las plantas a tolerar cambios ambientales externos. El uso de herramientas moleculares ha permitido la identificación de genes asociados con la tolerancia a la sequía. Por lo que el emplear plantas que sean tolerantes a factores ambientales extremos, puede contribuir a aumentar nuestro entendimiento en los mecanismos moleculares que confieren la tolerancia a diferentes tipos de estrés abiótico. Debido a que Bouteloua gracilis es una gramínea originaría de México que se caracteriza por ser una planta altamente tolerante a la sequía, la hace un modelo muy atractivo para el estudio del estrés generado por sequía, por ello se desarrollo una genoteca substractiva a partir de esta especie, empleando el cDNA de plantas crecidas bajo condiciones de déficit hídrico (muestra problema) y plantas mantenidas en riego (muestra control). Se aislaron 131 clonas potencialmente diferenciales las cuales fueron secuenciadas, analizadas y agrupadas en contigs, obteniéndose un total de 47 unigenes. Del total de las clonas 25 son secuencias de genes conocidos, mientras que 22 unigenes son secuencias no reportadas en las bases de datos. La secuencias aisladas codifican para proteínas que participan en procesos de señalización (4%), metabolismo (4%), fotosíntesis (4%), transporte (13%), respuesta a estrés (11%) y síntesis de proteínas (4%). La expresión diferencial de nueve de estos genes incluyendo una pirofostasa translocadora de protones, un factor de ribosilación de ADP, un factor de splicing, una cistín proteinasa, una proteína NFU, una subunidad del proteosoma, una chaperona DnaJ y una ATPasa fueron confirmadas por RT-PCR. Además, se evaluó la expresión de estos genes en respuesta a diferentes estímulos, como estrés por frío, calor, salinidad, estrés osmótico y a la aplicación exógena de ácido abscísico. De manera interesante la mayoría de los genes analizados muestran diferentes patrones de expresión en respuesta a los tratamientos empelados."