Análisis funcional de Vitis vinífera agamous-like11 en el desarrollo de flores, frutos y semillas en tomate

Abstract

La uva de mesa es el cultivo exportado más importante en la industria frutícola nacional, abarcando un 17.58% de la producción en 2014. Su importancia económica lo convierte en un candidato prioritario para el estudio de atributos de calidad de interés agronómico tales como sabor, apirenia (ausencia total o parcial de semillas), tamaño, color, entre otros. Trabajos previos permitieron identificar y proponer a Vitis vinifera AGAMOUS-Like 11 (VviAGL11) como el mejor gen candidato responsable del control genético de la apirenia en uva de mesa. VviAGL11 es un factor transcripcional perteneciente a la familia de genes MADS-box MIKC® de Clase D y, además de su rol en el desarrollo de óvulos y semillas, aparentemente afecta el tamaño de la baya, la firmeza y la fecha de cosecha. No existe claridad con respecto a si VviAGL11 afecta estos rasgos de manera directa o a través del efecto pleiotrópico mediado por hormonas producidas en la semilla. Con el propósito de caracterizar la funcionalidad del gen VviAGL11, se realizó la transformación genética estable de Solanum lycopersicum cv. Micro-Tom, que permitióintroducir VviAGL11 en plantas de tomate silvestres. La expresión de VviAGL11 en plantas de tomate silvestres bajo control del promotor fuerte CaMV 35Sprodujoalteraciones, sin cambio de identidad, en la morfología de las flores durante su desarrollo, tales como enroscamiento de pétalos, engrosamiento de sépalos, carpelos sobre-desarrollados, entre otras, sustentadas por el alto nivel de expresión de VviAGL11 en estados tempranos del desarrollo floral,así como también alteraciones en la morfología de las semillas de algunas de las líneas analizadas y alteraciones de tamaño y de forma, en comparación con la planta silvestre. Los análisis de expresión de VviAGL11 en distintas etapas del desarrollo floral y los resultados de la caracterización fenotípica de semillas, permiten concluir que VviAGL11 incide en el tamaño de las semillas, y además influye en el desarrollo de los órganos florales en las condiciones estudiadas, sugiriendo que VviAGL11 posee un rol en los procesos de desarrollo floral.

Table grapevine is the most important exported crop within the national fruit industry, covering 17.58% of fruit production in 2014. Its economic importance makes it a priority candidate for the study of quality traits of agronomic interest such as flavor, seedlessness, size, color, among others. Previous work enabled us to identify and propose Vitis vinifera AGAMOUS-Like 11 (VviAGL11) as the best candidate gene responsible of the genetic control of seedlessness in grapevine. VviAGL11 is a transcription factor that belongs to the MADS-box family of genes and, besides its role in seedlessness, it appears to affect berry size, firmness and harvest date; as well as flower organs, ovule and berry development. It is not clear if VviAGL11 affects these traits directly or through the pleiotropic effect mediated by hormones produced by the seed. With the purpose to further characterize the functionality of VviAGL11, we introduced VviAGL11 in wild type tomatoes. Expression of VviAGL11 in wild typе tomato (cv Micro-Tom) plants under control of CaMV 35S promoter produced alterations, without identity alteration, in flower morphology through its development, such as curled petals, thicker sepals, overdeveloped carpels, among others, supported by the high expression levels of VviAGL11 in early stages of flower development, as well as alterations in seed morphology in some of the analyzed transgenic lines, such as size and shape alterations, compared to the wild-type plants. Both expression analyzes of VviAGL11in different stages of flower development and the phenotypic characterization of seeds allowed us to conclude that VviAGL11 influences seed size, and flower organ development in the studied conditions, suggesting that VviAGL11 has a role in the process of flower development.