DEL SISTEMA MODELO DE ARABIDOPSIS AL CULTIVO DE MAÍZ. COMPORTAMIENTO DE PLANTAS TRANSFORMADAS QUE EXPRESAN EL FACTOR DE TRANSCRIPCIÓN DE GIRASOL HAHB11

RAINERI, JESICA; RAQUEL L. CHAN; MARÍA OTEGUI

Workshop; III Workshop de Ecofisiología Vegetal; 2017

INTRODUCCIÓN: En Argentina el maíz es uno de los cultivos más importantes y representa el 24% de la producción total de granos.Dada su relevancia, a lo largo del tiempo se han desarrollado e implementado diferentes tipos de tecnologías para mejorar el germoplasma y el proceso productivo (Andrade y col., 1996). HaHB11 es un factor de transcripción de girasol, que pertenece a la familia Homeodominio-Cierre de Leucinas (HD-Zip I; zipper del inglés). Cuando fue expresado como transgén en plantas de Arabidopsis thaliana, las plantas transformadas presentaron mayor biomasa aérea, rendimiento incrementado de semillas y tolerancia a situaciones de anegamiento, tanto flooding como waterlogging (Cabello y col. 2016 y 2017). La hipótesis planteada fue que expresado en otras especies vegetales, HaHB11 podría conferir características benéficas similares a las observadas en Arabidopsis. El objetivo de este trabajo fue caracterizar el fenotipo de plantas de maíz transformadas con las construcciones 35S:HaHB11yUBI:HaHB11.MATERIALES Y MÉTODOS: Las plantas de maíz de genotipo HiII fueron previamente transformadas con células de Agrobacterium tumefaciens con las construcciones de interés 35S:HaHB11 (eventos E2 y E3) yUBI:HaHB11(eventos E4 y E5). La presencia del transgén se corroboró por PCR, mientras que los niveles de expresión se midieron por RT-qPCR. Se obtuvieron líneas transgénicas independientes con las construcciones 35S:HaHB11y UBI:HaHB11 y se realizaron ensayos en invernadero (filiales T1 y T2) y un ensayo a campo (filial T2).En invernadero, las plantas crecieron en macetas en distintas épocas del año, y fueron suplementadas con luces para simular fotoperíodo largo. A campo, se sembró en forma tardía a principios del mes de enero (densidad: 6 plantas m-2), se regó por goteo y se controlaron malezas, enfermedades y plagas.Durante el transcurso de los ensayos en invernáculo y a campo se realizaron medidas (i) no destructivas del volumen del tallo y las espigas de plantas marcadas para estimar su biomasa, y (ii) las mismas medidas de (i) más la biomasa aérea de otras plantas seleccionadas, para con ellas definir modelos alométricos con el objeto de estimar la biomasa de las indicadas en (i) en períodos de interés (Andrade y col., 1999). Se estableció la fecha de antesis y emisión de estigmas (silking) de cada planta marcada, como el intervalo (ASI) entre ambas. Se midió la intercepción de luz a lo largo del ciclo con ceptómetro. A madurez se determinó el rendimiento (RGP) y el número de granos por planta (NGP). El peso individual del grano se estimó como NGP/RGP.RESULTADOS: La expresión del transgén resultó estable en todas las líneas durante tres generaciones. En líneas generales, las plantas de maíz que expresan de forma ectópica y constitutiva HaHB11 presentaron un retraso en floración respecto a sus controles segregantes nulos. El hecho de estar mayor tiempo en período vegetativo, les permitió diferenciar un mayor número de hojas y generar mayor área foliar total. Las plantas HaHB11 presentaron una senescencia retardada y el conjunto de características diferenciales se reflejó en la producción: las plantas de maíz HaHB11 produjeron más semillas que sus pares sin transformar (Fig. 1). Si bien las plantas transgénicas mostraron un retraso en la floración, el ASI no mostró diferencias significativas respecto al control segregante nulo. El RGP (Fig. 1) y el NGP fueron mayores para las líneas transgénicas, mientras que el peso individual del grano no mostró diferencias significativas.Para el estudio en condiciones de campo se utilizaron las líneas que mostraron mejor comportamiento en el invernadero.Para este ensayo se trabajó con los 4 eventos independientes que expresan HaHB11 (E2, E3, E4 y E5), sus controles nulos, B73 y un híbrido comercial en las condiciones indicadas por los organismos regulatorios. Las diferencias más significativas que mostraron las líneas transgénicas con sus controles fueron la biomasa de planta, su capacidad de intercepción lumínica, el retraso en la floración, el crecimiento en período crítico y la producción final. Por otro lado, la relación entre el NGP y la tasa de crecimiento de planta en el período crítico alrededor de floración indicó que la línea transgénica E3 se acerca mucho más al comportamiento del híbrido que al del control segregante nulo (Fig. 2). Si bien quedan pendientes repeticiones de los ensayos, los resultados obtenidos hasta el momento indican que HaHB11 podría actuar en forma similar en Arabidopsis y maíz. Asimismo, estos datos obtenidos en un cultivo, alejado evolutivamente de Arabidopsis, refuerzan la posibilidad de utilizar HaHB11 como una herramienta para realizar un aporte al mejoramiento del maíz. BIBLIOGRAFÍAAndrade FH, Cirilo AG, Uharts S, Otegui M. (1996) Ecofisiología del Cultivo de Maíz. Editorial La Barrosa EEA Balcarce, CERBAS, INTA-FCA, UNMP (Eds.). Dekalb Press. Buenos Aires. 292 pp.Andrade FH, Vega C, Uhart S, Cirilo A, Cantarero M, Valentinuz O. (1999) Kernel number determination in maize. Crop Science 39, 453-459Cabello JV, Giacomelli JI, Piattoni CV, Iglesias AA, Chan RL (2016) The sunflower transcription factor HaHB11 improves yield, biomass and tolerance to flooding in transgenic Arabidopsis plants. Journal of Biotechnology 222: 73:83.Cabello JV, Giacomelli JI, Gómez MC, Chan RL (2016) The sunflower transcription factor HaHB11 confers tolerance to water deficit and salinity to transgenic Arabidopsis and alfalfa plants. Journal of Biotechnology doi: 10.1016/j.jbiotec.2016.11.017