Análisis de los Perfiles de Expresión de Genes Relacionados con el Crecimiento de Baya en Uva de Mesa, en Fenotipos Contrastantes en Tamaño de Baya y Semilla

Abstract

La uva de mesa es la fruta más exportada en Chile. Sobre ella recaen una serie de condiciones que debe cumplir para poder ser exportada, como por ejemplo, que posea un alto calibre de bayas (gran tamaño) y apirenia (ausencia de semillas) en sus frutos. Sin embargo, el desarrollo simultáneo de ambas características es incompatible de forma natural, principalmente por motivos hormonales. Esta memoria se desarrolló en el marco del proyecto Genoma II en uva de mesa, que busca el desarrollo de marcadores genéticos que permitan la identificación temprana de los caracteres antes mencionados.

El presente trabajo tuvo como principal objetivo el estudio de la relación entre estos caracteres (apirenia y tamaño de baya) y los perfiles de expresión de los genes de la proteína inhibidora de pectin metilesterasa (PMEI) y de Spindly (SPY). Ambos genes fueron identificados previamente en una búsqueda realizada utilizando el método de mapeo por QTL (Quantitative Trait Locus) y estarían estrechamente ligados con la condición de apirenia estenoespermocárpica y la expresión del carácter tamaño de baya en Vitis vinifera.

En este Trabajo de Memoria se diseñaron partidores para aislar por PCR fragmentos de tres secuencias génicas de PMEI (1, 2 y 4) y tres secuencias génicas distintas de SPY (A, B y C) en el genoma de Vitis vinifera, los que se caracterizaron parcialmente en su secuencia nucleotídica y aminoacídica. Se identificó, caracterizó y analizó el patrón de expresión de estos genes, mediante el uso de la técnica de PCR cuantitativo en tiempo real. En este estudio se utilizaron cuatro individuos segregantes con fenotipos contrastantes, en tamaño de baya y presencia/ausencia de semilla, en siete diferentes estadíos de desarrollo. Dichos individuos provienen de la recombinación de dos parentales apirenos estenoespermocárpicos (Ruby Seedless y Thompson Seedless). Adicionalmente, se analizó la posible participación de estos productos protéicos en vías metabólicas, encontrándose que SPYpodría estar participando en la vía de las giberelinas, actuando sobre represores e inhibidores de GA, y PMEI participaría en la vía de la degradación de pectinas inhibiendo el accionar de PME.

Al comparar los perfiles de expresión entre individuos con fenotipos contrastantes de baya y semilla, se observó que a medida que las bayas se van desarrollando, ocurren cambios de los niveles de expresión en la mayoría de los genes analizados. Se detectó que nuevos genes identificados en este estudio como PMEI-1 y SPY-C,estarían relacionados con el desarrollo de la baya, mientras que SPY-B estaría asociado a los cambios relacionados con el tamaño de la semilla. En cambio, los dos genes candidatos obtenidos de los estudios por QTL (PMEI-2 y SPY-A), no presentaron cambios en su perfil de expresión que se puedan asociar al fenotipo tamaño de baya o semilla. Este resultado, presenta una inconsistencia con respecto a lo indicado por el método de mapeo por QTL y por ende, se recomienda realizar un nuevo mapeo por QTL con una mayor resolución aumentando el número de marcadores moleculares.

Los resultados de esta investigación generaron información genética y biológica de ambos genes, lo que permitirá en el futuro realizar una aproximación hacia el conocimiento de los caracteres en estudio. Sin embargo, se sugiere un nuevo análisis con todas las isoformas génicas encontradas en este estudio, en el que se diferencien tejidos (de baya, de piel y de semilla), y se utilicen a lo menos tres o más segregantes por fenotipo, con el propósito de realizar ensayos con una mayor certeza y precisión a nivel estadístico. Este análisis permitiría obtener datos confiables que relacionen un gen con un fenotipo determinado y no con un individuo en particular.