Integración de datos ómicos para la búsqueda y validación de biomarcadores asociados a senescencia foliar en girasol.

MOSCHEN, S.; BENGOA LUONI, S.; DI RIENZO, J.; CARO, M.P.; TOHGE, T.; HOLLMANN, J.; GONZÁLEZ, S.; RIVAROLA, M.; HOPP, H.E.; DOSIO, G.A.A.; FERNIE, A.; KRUPINSKA, K.; PANIEGO, N.; HEINZ, R.A.; FERNANDEZ, P.

Buenos Aires

Congreso; VI Congreso Argentino de Girasol; 2014

Asociación Argentina de Girasol (ASAGIR)

La senescencia foliar es la última etapa del desarrollo de la planta y se trata de un complejo mecanismo controlado por múltiples variables, ya sea de origen genético como ambiental, que afecta en gran medida el rendimiento del cultivo. El proceso de senescencia se inicia abruptamente en girasol cultivado (Helianthus annuus L.), impactando directamente en el rendimiento del cultivo. El objetivo de este trabajo fue la identificación de genes candidatos y vías metabólicas asociadas al proceso como potenciales biomarcadores, a través de un análisis ómico integrado de perfiles transcripcionales y metabólicos en las hojas de girasol. Los perfiles de transcripción de los genes candidatos asociados a la senescencia (SAG) se evaluaron en hojas de girasol en asociación con los parámetros fisiológicos tales como la clorofila, azúcares solubles totales y el contenido de nitrógeno, con el fin de analizar el tiempo de activación de diferentes mecanismos a lo largo de la aparición y la evolución del proceso. Se condujeron experimentos a campo en condiciones  control y  déficit hídrico, y el ARN extraído de las plantas fue utilizado para interrogar una micromatriz de oligonucleótidos diseñada para girasol, en el marco de un consorcio PAE Girasol. La integración de  análisis de qPCR y GC ? MS, permitió detectar y validar diferentes transcriptos y metabolitos en diferentes momentos de desarrollo del cultivo. Los cambios transcripcionales se correlacionaron con los perfiles metabólicos evaluados en las mismas muestras, evidenciando un mecanismo complejo implicado en la progresión de la senescencia. Sumado a ello, nóveles  factores de transcripción putativamente homólogos a especies modelo que podrían intervenir en el proceso  fueron evaluados y detectados como genes clave (hub genes) del evento. Esta identificación se realizó mediante la búsqueda in silico de ortólogos tentativos a genes descritos previamente (Leaf Senescence Database: http://psd.cbi.pku.edu.cn/). Los FTs ORE1, EIN2, ANAC47 y ANAC55 mostraron sobre expresión en el análisis transcripcional, mientras que se detectó un patrón opuesto para miRNA164, un regulador negativo de los genes ORE1 y EIN2. Adicionalmente, RAV1 y NFYB3 mostraron un aumento en su nivel de expresión en las hojas de mediana edad, WRKY075 sólo apareció en la última etapa de senescencia, mientras que ANAC072 evidenció un nivel de expresión considerable en  hojas jóvenes. Estos resultados fueron consistentes con los reportados previamente para plantas modelo, comportándose como promisorios biomacardores candidatos del proceso. La identificación de nuevos genes y metabolitos asociados con la senescencia foliar temprana ayudará a dilucidar los mecanismos moleculares en hojas de girasol para la determinación de un enfoque biotecnológico asociado a la generación de herramientas moleculares que asistan el mejoramiento integrado del cultivo.