Caracterización funcional del gen que codifica para una proteína transportadora de lípidos de Opuntia streptacantha bajo estrés abiótico

Abstract

El nopal crece en condiciones extremas de temperatura y disponibilidad de agua, por lo que posee mecanismos específicos para contrarrestar el estrés, entre ellos mecanismos moleculares que involucran la expresión de genes. Mediante un análisis de expresión de genes se encontró una proteína transportadora de lípidos que se induce por estrés abiótico. Las proteínas transportadoras de lípidos (LTPs) poseen la propiedad (in vitro) de transferir lípidos entre membranas, a pesar de muchos estudios no existen evidencias claras de una función biológica específica. Por lo que el objetivo del presente trabajo fue caracterizar funcionalmente en Arabidopsis thaliana el gen de una LTP de nopal en la respuesta a estrés abiótico. Para ello se transformaron levaduras con la construcción PYES 2.1::OpsLTP1 y se evaluó su respuesta al estrés salino (NaCl, 1.5 M), alcalino (Na2CO3, 37 mM) y estrés por congelamiento (-20°C, 48h). Igualmente se evaluó la función de AtLTP3 en plantas de A. thaliana, mediante el uso de una mutante insercional con pérdida de función (SALK_095248) y plantas sobre-expresantes con la construcción 35S 2X::OpsLTP1 (Over-OpsLTP1). Se evaluó la germinación, talla de la raíz, número de cotiledones verdes y recuperación en plántulas bajo estrés salino (NaCl) y osmótico (PEG-8000); para el caso de congelamiento (-20°C, 2h), se evaluó la recuperación en plántulas. Los resultados en levaduras mostraron diferencias significativas entre las levaduras control y las que tenían el gen de LTP en respuesta a NaCl (16 h) y Na2CO3 (8 y 16 h), sin embargo no se consideraron cambios biológicamente significativos debido a que la diferencia en las curvas de crecimiento fue pequeña. Las transformaciones genéticas de A. thaliana mostraron que la LTP está involucrada en los procesos de germinación, dado que se observó un aumento de 24.3% en la germinación de plantas Over-Ops-LTP1. Además la LTP está involucrada en la respuesta al estrés salino (NaCl) y osmótico (PEG), lo que se observó en plantas SALK que presentaron un retraso en germinación en presencia de NaCl (100 mM) a los días 5, 6, 7 y 9, así como por PEG (-0.57MPa) a los días 6, 8, 9, 10 y 11; A diferencia de ello, las Over-OpsLTP1 presentaron un incremento en la germinación en presencia de NaCl (100 mM) a los días 8, 9, 10 y 11, así como por PEG (-0.41MPa) a los días 5, 6, 7, 8, 9, 10 y 11 comparado con col-0. Se observaron también diferencias significativas en la talla de la raíz y el número de cotiledones verdes de plantas SALK en respuesta a NaCl 75 y 100 mM. En conclusión, nuestros resultados muestran que OpsLTP1 es un gen inducible y altamente regulado, involucrado en los procesos de germinación y elongación de la raíz así como en mecanismos de respuesta al estrés hídrico y salino.