Expresión génica diferencial de tres fenotipos de vidrillo (Mesembryanthemum crystallinum) en respuesta a estrés por NaCl

Abstract

Con la finalidad de identificar genes que se encuentran aumentando y reprimiendo sus niveles de expresión en respuesta a estrés por NaCl en vidrillo, utilizamos la metodología de microarreglos heterólogos, donde el nivel de expresión de 30,000 cDNA independientes de Arabidopsis thaliana fueron utilizados para medir por hibridación con ARN extraído individualmente de los fenotipos P0, P9 y P11 de vidrillo. Logramos identificar que en el fenotipo P0: 1893 genes fueron sobre-expresados (6.315%), en el fenotipo P9: 1999 genes (6.66%), mientras que para el fenotipo P11 solo el 4.61% de los genes fue sobre-expresado (1383 genes). En cuanto al número de genes reprimidos en los fenotipos P0, P9 y P11 identificamos, respectivamente; 1218, 844 y 1594 genes regulados de manera negativa. Algunos de estos genes regulados diferencialmente, ya sea positiva o negativamente, son expresados de manera única en cada fenotipo. Un análisis informático mostró que existen diferencias en algunas rutas metabólicas de interés como por ejemplo, en el metabolismo de aminoácidos solo los fenotipos de P0 y P9 aumentan el nivel de expresión de genes relacionados con el metabolismo de arginina y prolina, cuya acumulación en la planta esta relacionada con la tolerancia de la misma ante un estrés, por otro lado el fenotipo P11 disminuye los niveles de expresión de genes involucrados en dicha ruta; además entre los genes donde se esta dando un aumento en los niveles de expresión en esta ruta, encontramos genes relacionados con el metabolismo de poliaminas como la putrescina, espermidina y la espermina, cuya acumulación en la planta tiene efectos positivos en la tolerancia a diversos tipos de estrés. Por otro lado tenemos que, solo el fenotipo P11 aumenta los niveles de expresión de genes relacionados con el metabolismo de la trehalosa, un disacárido importante en la tolerancia al estrés. También se identificaron cambios en la respuesta a estrés oxidativo y en peroxisomas, donde el fenotipo P9 es quien mejor respuesta tiene. Se identificaron cambios en los niveles de expresión en genes relacionados a la respuesta a estrés osmótico, estrés salino y a transporte de iones; donde los fenotipos P0 y P9 son los que tienen una aparente mejor respuesta. Finalmente se cuantificó la expresión relativa de los genes antiporter McNHx3 y McNHaD por qPCR y se obtuvo que solo los fenotipos P0 y P9 sobreexpresan dichos genes, mientras que P11 los tiene reprimidos, con lo cual, al menos con lo reportado hasta el momento, el fenotipo P11 no cuenta con un mecanismo de compartamentalización del ion Na+ como lo hacen P0 y P9, sin embargo el fenotipo P11, aunque en menor grado, sigue tolerando el estrés por NaCl.