Efecto del desarrollo y de la luz en los niveles de RNA mensajero de seis genes de la ruta carotenogénica en daucus carota L. (zanahoria)

Abstract

Los carotenoides son compuestos lipidicos isoprenoides que participan en la fotoproteccion, fotosíntesis y la sintesis de hormonas en las plantas. En los animales, estos son precursores de la vitamina A y actúan como antioxidantes, dadas sus propiedades biofisicoquimicas otorgadas por su estructura de dobles enlaces conjugados. Debido a esto, su acumulación y metabolismo han sido procesos ampliamente estudiados, dilucidándose para esto la mayor parte de los genes involucrados. Con respecto a su regulación, la mayor parte de los estudios se han realizado en las hojas de diversos organismos, tales como tomate, Arabidopsis y tabaco, determinándose que la luz es un factor clave en la activacion transcripcional de los genes carotenogonicos y que el gen de la fitoeno sintasa (psy), que codifica para la primera enzima involucrada directamente en la ruta, seria un punto clave de regulacion. La zanahoria (Daucus carofa) es uno de los vegetales que acumula gran cantidad de carotenoides en su raíz modificada, llegando a almacenar 900 ug/g de peso seco a las 12 semanas de desarrollo, de los cuales mas de la mitad corresponde a P-caroteno. La acumulacion de estos pigmentos esta asociada al nivel de desarrollo de la raíz, el cual a su vez ocurre solo en la oscuridad. Esta elevada síntesis y acumulacion de los carotenoides en ausencia de luz hacen de la zanahoria un modelo novedoso e interesante para estudiar la regulaci6n de la ruta carotenog6nica. Durante este seminario de titulo se evaluaron los niveles de RNA mensajero (RNAm) de los genes fitoeno sintasa (psy) y psy2J, fitoeno desaturasa (eds),

caroteno desaturasa (zds1 y zds2) y licopeno a-ciclasa (lcyb/ en las hojas y la raíz modificada de plantas silvestres de D. carota, durante tres estados del desarrollo. Se determino que el nivel de desarrollo se correlaciona directamente con los niveles de los RNA mensajeros de todos los genes, excepto zds7, en la raíz de D. carota, y de psy7, pds, zc/s2 y lcyb en las hojas. En ambos organos, lcyb fue el gen que presento el mayor aumento de RNAm entre las 4 y las 12 semanas de cultivo. Ademas, se determino que a las 12 semanas de desarrollo los genes psy2 y zds2 son los que presentan los mayores niveles de RNAm. En las hojas de D. carota no se obtuvo una correlacion directa entre la acumulacion de los carotenoides y los niveles de RNAm de los genes carotenogenicos, por lo que sugerimos que en este órgano existirían modificaciones post-transcripcionales a post-tradicionales, o bien que durante distintos estados del desarrollo existirían distintos factores activadores de los genes carotenogenicos. Por otra parte, se observo que la luz provoca un aumento en los niveles del RNAm de todos los genes, excepto de lcyb, en al menos un estado del desarrollo. La luz inhibe el desarrollo normal de la raíz modificada, lo que ocasiona que esta se desarrolle de manera similar a un tallo (organo fotosintetico) durante sus etapas tempranas. En estas condiciones, los niveles del RNAm de la mayorla de los genes carotenogenicos son mayores que los presentes en una raíz juvenil desarrollada en la oscuridad. Sin embargo, al llegar a la etapa madura, la raiz desarrollada en la luz no alcanza su fenotipo normal y los niveles del RNAm de los genes carotenogenicos son mucho menores que los presentes en la raíz madura desarrollada en la oscuridad