Identificación de genes que se expresan en la lámina foliar de plantas de arroz (Oryza sativa L)

Abstract

La importancia del arroz (Oryza sativa L.) radica en dos razones principalmente. En primer lugar, la especie es un cultivo de amplia distribución en varios países de África, Asia y América, incluido Colombia. Es una fuente de proteína y vitamina que alimenta a una tercera parte de la población mundial. En segundo lugar, es una planta modelo dentro de las monocotiledóneas, por ser el cereal con el genoma más pequeño, y el único que ha sido secuenciado completamente hasta ahora. Sin embargo, como para toda especie de cultivo, existen características de interés agronómico que sería necesario mejorar, en vista de la necesidad de proporcionar una mayor productividad del cultivo para los próximos años, dado el aumento poblacional y el efecto de condiciones bióticas y abióticas que actualmente reducen la producción. Como alternativa para la mejora de dichas características se encuentra la ingeniería genética de plantas. Con el fin de identificar genes que se expresen específicamente a nivel foliar en plantas de arroz de la variedad colombiana Fedearroz 60, cuyas regiones promotoras pudieran ser aisladas y utilizadas a futuro en los procesos de mejoramiento de variedades colombianas mediante transformación genética, se realizó una búsqueda en bases de datos de artículos, del genoma del arroz y de resultados de expresión diferencial. Para un total de 24 genes encontrados en dicha búsqueda, se capturo la secuencia y se revisó su estado de propiedad intelectual, en bases de datos de patentes. Posteriormente se utilizó la evidencia científica que sirvió para establecer la lista inicial de genes candidatos junto con la información obtenida en la revisión de patentes, para seleccionar un total de nueve genes a ser evaluados experimentalmente en la expresión específica en hojas de plantas de arroz, en la variedad Fedearroz 60. Para la evaluación de la expresión específica en hojas de los genes seleccionados se requirió evaluar al mismo tiempo dicha expresión en los demás órganos de las plantas, en seis estados fenológico y en dos condiciones de cultivo diferentes. De esta manera, se establecieron las condiciones para la extracción de DNA y RNA de hojas, tallos, raíces, inflorescencias y semillas de plantas de Fedearroz 60, tanto para plantas cultivadas in vitro como para plantas cultivadas ex vitro. Se diseñaron primers específicos para la amplificación de un fragmento para cada uno de los nueve genes, y se comprobó la presencia los mismos mediante PCR. Para la verificación de la expresión del mRNA se utilizó RT-PCR. El gen Actina 1 de expresión constitutiva, se usó como control en cada uno de los pasos de la verificación. Los genes denominados en este trabajo como OsAhip y OsXTH24 tuvieron un patrón de expresión diferente al constitutivo presentado por los otros siete genes, teniendo en cuenta la expresión del gen Actina 1. Sin embargo, se encontró que ninguno de los nueve genes tiene expresión específica en las hojas de plantas de arroz de la variedad Fedearroz 60 (Texto tomado de la fuente).

Articles, genome sequence and differential expression results searches were made for the identification of leaf specific expressed genes from rice plants of the variety Fedearroz 60, whose promoter regions could be isolated and used in plant transformation processes of Colombian rice cultivars. 24 genes were identified, their sequences were captured and intellectual property state was checked in patents databases. Nine genes with possible leaf specific expression and patent free were selected. PCR was used to verify genes presence. Messenger RNA expression from the nine genes was evaluated through RT-PCR in leaves, stems, roots, inflorescences and seeds from plants, into six phonological states and two different culture types. DNA and RNA extraction conditions were established in all the samples. Actin1 gene with constitutive expression was used as gene control for the verification and evaluation reactions. OsAhip and OsXTH24 showed a different expression pattern from the other genes OsXTH22, OsCatA, OsCatC, OsXTH24, OsRSSU, OsRNAbp and OsPPDK, taking into account Actin1 expression. However, none of the nine genes had leaf specific expression in Fedearroz 60 plants.