Gene expression and epigenetic regulation of bud dormancy in chestnut (Castanea sativa Mill.)

Resumen

La dormición es el evento fenológico que mejor describe la capacidad de adaptación estacional de las plantas. Los cambios fenológicos temporales provocados por modificaciones ambientales y la capacidad para reanudar crecimiento determinan la capacidad de supervivencia, distribución y producción de la especie. Durante la imposición de la dormición, principalmente hormonas y señales ambientales inducen la activación/represión de distintos programas de expresión génica. Entre otros mecanismos, estos programas estarán regulados por factores epi-genéticos. Se ha descrito la relación entre metilación del ADN y acetilación de histona H4 y dormición en yemas de Castanea sativa Mill. En las yemas apicales, imposición de dormición y reanudación de crecimiento coincidían con incremento y decremento de la metilación global del ADN, respectivamente. Independientemente de la estación, las yemas en paradormición mantenían niveles constantes de metilación del ADN. En cambio, los niveles de acetilación de histona H4 en yemas apicales eran mayores cuando las yemas estaban en crecimiento que en las yemas en dormición. Mediante inmunolocalización, se confirmaron los resultados obtenidos en las cuantificaciones globales, mostrándose además, patrones de distribución inversos en metilación del ADN e histona H4 acetilada. Una vez conocida la existencia de una fuerte regulación epigenética del proceso de dormición y con el fin de detectar transcritos asociados a dormición o crecimiento activo, se construyeron dos librerías substractivas, una enriquecida con transcritos relacionados con dormición y otra de crecimiento. Tras el análisis de las ESTs se obtuvieron 253 secuencias relacionadas con dormición y 252 con crecimiento que se clasificaron en relación a su función. En la librería correspondiente con estadios de crecimiento se detectaron mayoritariamente genes involucrados en metabolismo, obtención de energía, síntesis de proteínas, rehidratación y división y elongación celular. Por el contrario, en la librería de dormición predominan genes implicados en defensa frente a patógenos, interacción con el medio ambiente, adquisición de tolerancia al estrés y modificaciones epigenéticas. Mediante PCR cuantitativa, se estudió la expresión de 8 genes candidatos (HUB2, GCN5L, AUR3, GOLS, RADSAM, SAM2, HSPTF and HSPTF90) en distintos estadios de la dormición de yemas, durante el desarrollo foliar y la maduración-germinación de semillas de castaño, permitiéndonos validar la librería substractiva y demostrar la existencia de una expresión génica diferencial así como inferir su función en cada proceso de desarrollo.