Estudio de genes ubiquitina ligasas E3 como reguladores negativos al estrés por salinidad en kiwi (Actinidia deliciosa cv. Hayward)

Abstract

El estrés por salinidad es un factor crucial que limita el crecimiento y desarrollo de muchas plantas, incluido el kiwi (Actinidia deliciosa cv. Hayward). Las ubiquitinas ligasas E3 tipo U-box y RING desempeñan un papel fundamental en la regulación post-traduccional en respuesta al estrés abiótico. Sin embargo, el rol de estas ligasas en la respuesta a la salinidad no ha sido estudiado en kiwi cv. Hayward. En esta tesis, realizamos un análisis genómico que mostró la presencia en kiwi cv. Hayward de 88 genes de la familia AdUbox y 274 genes AdRING con funciones moleculares asociados a la ubiquitinación de proteínas. Un total de 29 genes AdUbox y 48 genes AdRING mostraron una expresión diferencial significativa en respuesta al estrés por salinidad y sequía en tejido foliar de kiwi cv. Hayward. En paralelo seleccionamos algunos genes ubiquitinas ligasas E3 tipo U-box y RING ortólogos en kiwi cv. Hayward en base a la literatura. Los genes AdPUB11 (tipo U-box) y AdDHSRP1 (tipo RING) aumentaron su nivel de transcrito en respuesta a salinidad en tejido radicular de kiwi cv. Hayward, estos fueron seleccionados para análisis funcionales mediante sobreexpresión en Nicotiana tabacum y edición genética mediante CRISPR/Cas9. Líneas sobreexpresoras de AdPUB11 presentaron una significativa susceptibilidad a la salinidad a nivel fenotípico con: una menor área foliar, longitud radicular, masa root mass, and plant height; and at the physiological level with: higher ROS accumulation, lower relative water and chlorophyll content, as well as alterations in stomatal function and lower stomatal closure associated with the repression of the NtNCED1, NtSnRK2.5, NtDREB2, and NtOsmotin genes involved in salinity stress tolerance mechanisms. In contrast, AdDHSRP1 overexpressing lines showed greater tolerance to salinity, favoring phenotypic parameters such as greater root mass and length, plant height; at the physiological level, lower ROS accumulation, higher relative water and chlorophyll content, and greater stomatal closure. This correlated with the induction of NtNCED1, NtSnRK2.5, and NtAREB1 gene expression and temporary repression of NtDREB2 and NtSOS1 genes. In addition, from 38 AdPUB11-edited E0 lines in kiwi cv. Hayward, nine seedlings showed tolerance to salinity stress with a damage index of less than 40%; of these, three were edited at the gRNA1. Meanwhile, from 41 AdDHSRP1-edited E0 lines, eight seedlings showed susceptibility to salinity stress with a damage index greater than 62%; of these, two were edited at the gRNA2. These results allow us to conclude that AdPUB11 acts as a negative regulator, while AdDHSRP1 acts as a positive regulator in response to salinity stress in kiwi cv. Hayward