REGULACION DE LA EXPRESION GENICA DE TRANSPORTADORES DE POTASIO EN CEBADA (HORDEUM VULGARE)

MARÍA LUISA PERALTA Y GUILLERMO SANTA-MARÍA

Santa Rosa

Congreso; XXV Reunión Nacional de Fisiología Vegetal; 2004

Sociedad Argentina de Fisiología Vegetal

REGULACION DE LA EXPRESION GENICA DE TRANSPORTADORES DE POTASIO EN CEBADA (HORDEUM VULGARE) María Luisa Peralta1 y Guillermo Santa-María1  mlperalta@iib.unsam.edu.ar 1-Instituto de Investigaciones Biotecnológicas, UNSAM-CONICET. INTI, Edificio 24. Avda. Gral. Paz s/n. San Martín. CP 1650. Provincia de Buenos Aires El mantenimiento de la homeostasis de K+ es un proceso fisiológico crítico para la supervivencia de las plantas. Posiblemente esto requiere la acción concertada de varios sistemas de transporte. Nuestro objetivo fue estudiar la regulación de la expresión de genes implicados en el movimiento de K+ durante la respuesta de las plantas a la privación de este nutriente, centrándonos en dos grupos fundamentales: canales de K+ de tipo Shaker y transportadores HAK. Esto supuso el clonado e identificación de 14 cDNAs de cebada (Hordeum vulgare), que codifican 12 miembros de la familia HAK y 2 “Shaker-like”. Con el propósito de explorar la expresión de estos genes se utilizó la técnica de PCR en tiempo real, en la variante que emplea el colorante fluorescente SYBRGreen I. Como principal gen normalizador se usó β-tubulina; los resultados se corroboraron normalizando respecto de otros genes. Con el propósito de determinar cuáles de estos genes se expresan en forma constitutiva estudiamos su expresión en dos condiciones de suministro de K+ (0 y 1mM). Esto nos permitió distinguir tres grupos de genes: I) aquellos cuya expresión es invariable, II) aquellos cuya expresión aumenta en forma moderada y III) aquellos cuya expresión resulta aumentada al menos 10 veces por el ayuno de potasio. Este último grupo incluye los genes HvHAK1a, HvHAK1b y HvAKT1, sugiriendo que los transportadores codificados desempeñan un rol crítico en el mantenimiento de la homeostasis de K+ cuando el suministro de éste es insuficiente. Las variaciones de expresión encontradas para los transportadores HAK plantean la posibilidad de que cada uno de ellos presente algún grado de especialización funcional. Por lo tanto, se estudió la expresión de HvHAK1 y  HvHAK1b  (93% de identidad entre sus “ORFs”) en plantas cultivadas en presencia y ausencia de 5 mM NH4Cl en el medio. Se encontró que la presencia de amonio interfiere con el aumento de la expresión de HvHAK1b en ausencia de potasio, pero que la expresión de HvHAK1a no es afectada. Esto sugiere que existen distintas rutas de regulación de la expresión de genes HAK y que hay intercomunicación entre ellas. Para cinco de los genes bajo estudio examinamos, además, su perfil de expresión a lo largo del eje longitudinal de la raíz primaria (que presenta tejidos de distinta edad, funcionalidad y posición, así como un gradiente de distribución de iones) en plantas cultivadas en ausencia de K+. La expresión de todos ellos es mínima en las zonas jóvenes de la raíz, sugiriendo la posibilidad de una coordinación espacial. Es interesante notar que los genes más fuertemente regulados por la disponibilidad de K+ exhiben los cambios de expresión más drásticos a lo largo del eje longitudinal. Las variaciones de expresión observadas para HvHAK1a y HvAKT1 permiten conjeturar que ciertas zonas de la raíz estarían más especializadas en la captura de K+ desde el exterior. El conjunto de resultados sugiere que el mantenimiento de la homeostasis de K+ dependería, al menos parcialmente, de la regulación de la expresión de algunos genes que codifican transportadores HAK y canales tipo Shaker. Esta regulación de la expresión, a su vez, estaría influida por factores ambientales y por factores internos. Estas vías de regulación parecen estar entrecruzadas, produciendo un amplio repertorio de “respuestas” posibles que permitirían a la planta optimizar el proceso vital de captura de K+.