CHANGES IN THE DNA METHYLATION INDUCED BY UV-B RADIATION, WATER RESTRICTION AND ABA SPRAYS IN MALBEC VINES

VARELA, ANABELLA; IBAÑEZ, VERÓNICA; ALONSO, RODRIGO; MARFIL, CARLOS

Mendoza

Congreso; anabella varela; 2017

Group of international Experts for Cooperation on Vitivinicultural Systems

CAMBIOS EN LA METILACIÓN DEL ADN INDUCIDOS POR UV-B, RESTRICCIÓN HÍDRICA Y ASPERSIONES DE ABA EN VIDES CV. MALBEC CHANGES IN THE DNA METHYLATION INDUCED BY UV-B RADIATION, WATER RESTRICTION AND ABA SPRAYS IN MALBEC VINESVARELA, Anabella 1, IBAÑEZ, Verónica 1, ALONSO, Rodrigo 2, MARFIL, Carlos 1, BERLI, Federico 1*1IBAM, CONICET-UNCuyo. Almirante Brown 500 (5505), Chacras de Coria, Mendoza, Argentina. 2Catena Institute of Wine - Bodega Catena Zapata, Cobos s/n, Agrelo, Mendoza. Argentina. *Corresponding author: fberli@fca.uncu.edu.arAbstract Gene expression and phenotypic characteristics of plants grown in contrasting environments can be modulated through different epigenetic mechanism such as DNA methylation. This epigenetic mark may act in a dynamic way in response to different environmental conditions were high altitude vines are developed. The experiment hypothesis was that external stimuli/stresses such as high ultraviolet-B (UV-B) radiation levels and/or water restrictions, common in high altitude viticulture, induce changes in the DNA methylation pattern, and these modifications are maintained until the next growing season after the application of the treatments. Contrasting treatments of UV-B, water potential and abscisic acid (ABA) in a cv. Malbec vineyard of Mendoza were applied: i) control; ii) high solar UV-B; iii) water restriction and iv) ABA sprays. After the winter recess, DNA was extracted from the leaves of sprout vine shoots and the methylation patterns were analyzed through MSAP technique (Methylation Sensitive Amplified Polymorphism). The perception of high solar UV-B levels generated more unique methylation patterns. In addition, MSAP fragments associated with each treatment were identified by sequencing. Some sequences showed homologies with transcriptional regulators of plant defense pathways under stress conditions and others to a light-activated photoreceptor protein. The relevance and role of the epigenetic variability found will be discussed in the context of the expansion of wine production towards new geographical areas.Keywords: acclimation, epigenetic, Malbec, stress response.ResumenLa expresión génica y el fenotipo de plantas cultivadas en ambientes contrastantes pueden ser moduladas a través de mecanismos epigenéticos como la metilación del ADN. Este mecanismo podría actuar de una forma dinámica en respuesta a cambios ambientales en la que se desarrollan las plantas de vid en altura. La hipótesis del experimento fue que las señales/estreses ambientales como los altos niveles de radiación ultravioleta-B (UV-B) y/o las restricciones hídricas, comunes en la viticultura de altura, inducen cambios en los patrones de metilación del ADN, y tales modificaciones son mantenidas en la temporada de cultivo posterior a los tratamientos. Se realizaron tratamientos contrastantes de UV-B, potencial hídrico y ácido abscísico (ABA) en un viñedo de Mendoza del cv. Malbec: i) control; ii) alta UV-B solar; iii) restricción hídrica y iv) aplicación de ABA. Luego del receso invernal, se extrajo ADN de hojas durante la brotación y se analizaron los patrones de metilación del ADN a través de la técnica MSAP (Methylation Sensitive Amplified Polymorphism). La percepción de altos niveles de UV-B solar generó la mayor cantidad de patrones de metilación únicos. A su vez, por secuenciación se identificaron secuencias con patrones de metilación diferenciales para cada tratamiento. Algunas secuencias mostraron homologías con reguladores transcripcionales de las vías de defensa de la planta ante condiciones de estrés, y otras a una proteína fotorreceptora activada por la luz. La relevancia y el rol de la variabilidad encontrada se discutirán en el marco de la expansión de la vitivinicultura hacia nuevas áreas geográficas.Palabras clave: aclimatación, epigenética, Malbec, respuesta al estrés.