Caracterización del gen NCED en yerba mate, y análisis de la expresión de sus variantes en respuesta a déficit hídrico

Abstract

El cultivo de yerba mate (Ilex paraguariensis Saint Hilaire) es de gran importancia comercial en nuestro país. En las plantaciones, tanto el aumento de la densidad, como el aumento de la radiación a la que la planta se ve sometida, facilita que en períodos ocasionales de escasas precipitaciones padezcan estrés por déficit hídrico, y su consecuente limitación en productividad. Los vegetales responden al estrés ambiental mediante diversos y complejos procesos fisiológicos y celulares que ocurren como consecuencia de cambios bioquímicos y de la expresión génica. Ante un déficit hídrico, se produce la inducción de genes que activan diferentes mecanismos y provocan una respuesta adaptativa al estrés. El Ácido Abscísico (ABA), es una fitohormona que participa activamente en la respuesta adaptativa al estrés hídrico. Su biosíntesis es regulada por numerosos genes, muchos de los cuales han sido estudiados y caracterizados en distintas especies. La enzima 9-cis-epoxicarotenoide dioxigenasa (NCED), codificada por una familia multigénica, cataliza la reacción regulatoria más importante en la biosíntesis del ABA. A partir del secuenciamiento masivo del transcriptoma (RNA-seq) de I. paraguariensis se identificaron fragmentos de dos secuencias con alta homología al gen NCED. El objetivo de este trabajo fue caracterizar molecularmente a ambas variantes del gen expresadas en hojas y analizar su respuesta al estrés por sequía. Para ello se llevaron a cabo reacciones de PCR con cebadores específicos para cada una, tanto en ADN genómico, como en ADN complementario, y sus amplicones resultantes fueron secuenciados (por el método de Sanger) y analizados con diversas herramientas bioinformáticas. Como resultado, se obtuvo la secuencia completa de ambas variantes (NCED1 y NCED2), y se determinó que ambos genes no poseen intrones en su región codificante. Además, en la región promotora se identificaron elementos cis directamente relacionados con la regulación de su expresión. Finalmente, mediante Real-Time PCR se comprobó que la expresión total de NCED se ve incrementada por sequía, principalmente por un gran aumento en la transcripción de NCED2. Este trabajo presenta evidencia para la caracterización de ambas variantes del gen NCED expresadas en hojas de I. paraguariensis, y a su participación en la respuesta a estrés por déficit hídrico.