Estudio de la función de los genes z-caroteno desaturasa 2 (zds2) de daucus carota (ZANAHORIA)

Abstract

Los carotenoides son pigmentos sintetizados por plantas, algas y algunas levaduras y bacterias. En plantas, estas moléculas cumplen importantes funciones en la fisiología de la planta asociados a la fotosíntesis, y foto-protección. Además, sirven como precursores de importantes compuestos como la hormona ácido abscísico (ABA). La ruta de biosíntesis de los carotenoides ha sido ampliamente estudiada, describiéndose los genes y enzimas involucrados en el proceso en plantas. Sin embargo, los aspectos regulatorios que subyacen a la vía, no han sido completamente dilucidados. La luz es uno de los agentes reguladores más estudiados, y se ha reportado que éste aumenta los niveles de transcrito de los genes carotenogénicos. Otro mecanismo regulador se ha reportado en casos donde más de un gen modifica para enzimas con igual actividad. En estos casos, la expresión de los genes carotenogénicos está asociada con un órgano específico (hojas o frutos). Daucus carota, al igual que otras plantas, posee algunos genes carotenogénicos duplicados. No obstante, a diferencia de los otros modelos, es la única planta en la que se ha identificado dos genes z-caroteno desaturasa (zds), denominados zds1 (Da222430) y zds2 (DQ192189). Considerando este evento de duplicación, sumado a la síntesis de carotenoides en los contextos de luz (hojas) y oscuridad (raíz modificada) y

diferencias en la expresión de estos genes durante el desarrollo de la planta, se evaluó la hipótesis de que los genes zds1 y zds2 en D. carota poseen una función órgano-específica. Nuestros resultados muestran que al silenciar el gen zds2, no se alteran los niveles de mensajero para zds1 y fitoeno sintasa (psy2), mientras que los niveles de transcrito de psy1 aumentan significativamente. Sin embargo, en las plantas con Silenciemiento Génico Post-transcripcional (SGPT) de zds2 no se afectó la composición y cantidad de pigmentos en las hojas n¡ en las raíces. Por otra parte, obtener plantas con niveles reducidos de mensajeros de zds1 fue prácticamente imposible. Sólo se obtuvo 2 plantas dobles silenciadas cuyo fenotipo anormal se correlacionó con la disminución en los niveles de mensajeros para zds1, zds2y psy2. Además, se comprobó la funcionalidad del gen zds1 de D. carota, mediante su sobre-expresión en plantas de Nicotiana tabacum. En estas plantas transgénicas se midió un aumento en los niveles de carotenoides. Estos resultados posicionan al gen zds1 como el gen responsable de la función z-caroteno desaturasa en D. carota y su función estaría asociada a la síntesis de carotenoides en toda la planta, descartando la posibilidad de un sistema de expresión órgano-específico para estos genes. Además, dado que zds2 no compensa la disminución en los niveles de zds1 , sugerimos que zds2 no sería funcional en D. carota