Estructura del genoma y expresión de genes en plantas poliploides

SILVINA PESSINO; LUCIANA G. MARTELOTTO; ANA OCHOGAVÍA; MARTÍN MECCHIA; JUAN PABLO SELVA; GERARDO CERVIGNI; NORMA PANIEGO; MARÍA P. RODRÍGUEZ; JUAN PABLO ORTIZ; VIVIANA ECHENIQUE

Universidad Nacional del Noroeste de la Provincia de Buenos Aires, Pergamino, Argentina

Congreso; XXXVI Congreso Argentino de Genética; 2007

Asociación Agentina de Genética

Los poliploides, definidos como organismos que poseen múltiples juegos cromosomales, son comunes en numerosos taxones de plantas. Se estima que un 70-90% de las angiospermas experimentaron al menos un evento de poliploidización durante su historia evolutiva. La caracterización genética y epigenética de alopoliploides vegetales permitió determinar que la respuesta del genoma al fenómeno de hibridación interespecífica varía según las especies involucradas. Por ejemplo, en los casos de especies de los géneros Arabidopsis y Brassica, ocurren rearreglos extensos rápidos, reducción genómica, transposición, cambios epigenéticos y de expresión génica. Por el contrario, en Gossypium y Spartina se observa un comportamiento quiescente y aditivo. Se propuso que los eventuales rearreglos genómicos estarían orientados a lograr una coadaptación de los genomas divergentes, tendiente al mantenimiento de la homeostasis a nivel citológico y genético. En el año 2003 nuestro grupo de trabajo inició una serie de estudios en las gramíneas Paspalum notatum y Eragrostis curvula, para analizar si se producían modificaciones genómicas durante la formación de autopoliploides. Se utilizaron las técnicas de RAPD, AFLP, MSAP, DD y secuenciación de ESTs para examinar el genoma y la expresión génica en plantas diploides y sus derivados autopoliploides. En Paspalum se estudiaron diploides y sus tetraploides obtenidos por tratamiento con colchicina, así como también tetraploides y sus contrapartes hexaploides surgidas por poliploidización natural. En ambos casos se detectaron cambios genéticos en un 10-20% del genoma, que afectaban a sectores dispersos medianamente repetitivos no codificantes >y metilados en forma completa. También se hallaron alteraciones en la metilación de citosinas y en la expresión de al menos 42 genes, a 26 de los cuales pudo asignárseles una anotación funcional. En Eragrostis se estudió una serie de fondo genético común “tetraploide- dihaploide- tetraploide” obtenida por cultivo de tejidos y posterior tratamiento con colchicina. Se demostró que durante la dihaploidización se producían polimorfismos en un 32% de los loci analizados. Sorpresivamente, la restauración del nivel de ploidía original era acompañada por una recuperación casi completa de la estructura genética inicial, ya que el 90% de las bandas polimórficas en el pasaje 4x-2x revertía a su patrón original en el pasaje 2x-4x. Resultados similares se obtuvieron cuando se analizaron los patrones de metilación de citosinas y los perfilados del transcriptoma de las mismas líneas. Por secuenciación de ESTs y substracción in silico se identificaron 19 genes de expresión alterada según el nivel de ploidía, varios de los cuales coincidieron con los genes detectados previamente en Paspalum. Conjuntamente, los estudios en autopoliploides de P. notatumy E. curvula demuestran que la modificación del número de copias de un mismo genoma instala alteraciones genéticas, epigenéticas y de representación de transcriptos, confiriendo características típicas para cada nivel de ploidía. Los cambios observados en autopoliploides deberían atribuirse a un aumento en el contenido de ADN y el dosaje génico, más que a la colisión de dos genomas divergentes en el núcleo celular. Las alteraciones tanto genéticas como epigenéticas serían establecidas y eliminadas en forma reversible por algún mecanismo de “memoria celular” aún desconocido.