Ensamblado del transcriptoma de novo y análisis de expresión diferencial de genes en respuesta al estrés hídrico en Nothofagus alpina

LOPEZ LAPHITZ, RM; ARANA, V; VARELA, S; BECKER, LA; SOLIANI, C; AZPILICUETA, MM; MARCHELLI, P; BELLORA, N

Mendoza

Congreso; VIII Congreso Forestal Latinoamericano y V Congreso Forestal Argentino; 2023

Universidad Nacional de Cuyo, CONICET

El estudio de las bases genéticas de la respuesta de los organismos frente a factores abióticos resulta indispensable para predicciones futuras frente a distintos escenarios de cambio climático (Bellard et al. 2012; Razgour et al.2019). En particular, las sequías cada vez más frecuentes han demostrado tener un gran impacto sobre los árboles (Diao et al. 2021). El bosque templado subantártico (34°50’ S - 55° S), distribuído a través de gradientes de precipitación decreciente de oeste a este, presenta una alta biodiversidad con presencia de especies endémicas del género Nothofagus, entre las que seencuentra Nothofagus alpina, de alto valor comercial y ecológico. Recientes predicciones han demostrado una alta vulnerabilidad de esta especie frente al cambio climático (Marchelli et al. 2017). Por ello, es fundamental conocer las bases genéticas que subyacen a posibles adaptaciones al estrés abiótico.En este trabajo se realizó la secuenciación y el ensamblado de novo del transcriptoma de N. alpina, e identificar genes clave en vías metabólicas de la respuesta al estrés hídrico. Plantas en macetas de 3 litros fueron sometidas a dos tratamientos: a) control con riego periódico, y b) inducción de estrés hídrico vía suspensión de riego, monitoreándose contenido de agua en maceta, potencial hídrico de la planta en pre-alba, y conductancia estomática. El ensayo se repitió en dos estaciones de crecimiento. Hojas del tratamiento control y demáximo estrés hídrico (Ψ (pd) < - 1,5 Mpa) fueron colectadas, utilizadas para extracción de ARN y secuenciación masiva RNA-seq.Se realizó ensamblado con Trinity y se anotó contra el proteoma de Arabidopsis thaliana. Se utilizaron los programas Salmon y DESeq2 para identificación de genes diferencialmente expresados, y clusterProfiler para análisis de sobrerrepresentación (ORA) y de enriquecimiento de conjunto de genes (GSEA). Se visualizaron las interacciones entre proteínas mediante redes empleandoCytoscape, identificando genes de alto tráfico en las vías metabólicas con la aplicación Cytohubba.Las plantas bajo estrés hídrico mostraron una disminución abrupta del potencial agua, coincidiendo con la disminución del contenido de agua en maceta y de la conductancia estomática de la hoja, demostrando que habían alcanzado un nivel de estrés considerable.Se obtuvieron 105.052 transcriptos, de los cuales se anotaron 57.497  transcriptos. Se encontraron un total de 2.879 genes expresados diferencialmente entre ambos tratamientos, de los cuales 1.113 fueron activados o sobre-expresados y 1.766 suprimidos o sub-expresados. Entre los genes activados se encontraron genes relacionados a la respuesta al estrés oxidativo (ej. GolS1, GolS2, DIN10) y disminución de azúcares (ej. DIN4), vías dependientes e independientes de auxina (ej. ABI1, HAI3, HAB2, MAPKKK17, CIPK25), y factores de transcripción (ej. WRKY75, Rap2.6L, AFP2). Los genes suprimidos se relacionaron al metabolismo lipídico (flexibilidad y elongación de la pared celular, ej. IRXs, PGSIP), y a la cadena transportadora de electrones fotosintética (ej. CRR1, FRO7). El análisis del enriquecimiento de conjunto de genes reveló varios Procesos Biológicos significativos, entre ellos figuran activados los términos “procesos catabólicos", “respuesta a ácido abscísico” y “respuesta a hipoxia”; y suprimidos los términos "procesos metabólicos”, “biogénesis” y “biosíntesis".