Análisis de la regulación transcripcional del gen terminal flower 1 de arabidopsis

Resumo

La inflorescencia es la región de la planta donde se localizan las flores. La gran diversidad de inflorescencias que se observan en la naturaleza depende de la actividad del meristemo apical del tallo, que genera todos los órganos de la parte aérea de la planta. Tras la germinación, este meristemo es vegetativo y produce hojas y ramas. Cuando las condiciones ambientales son las más apropiadas, el meristemo apical pasa a ser inflorescente, o reproductivo, y produce flores. El gen TERMINAL FLOWER 1 (TFL1) controla la longitud de las fases de desarrollo por las que pasa el meristemo apical del tallo y, además, mantiene la identidad inflorescente del mismo. Así, en los mutantes tfl1 todas las fases del desarrollo se acortan y los ápices se determinan prematuramente con la formación de una flor terminal. De esta forma, TFL1 es un regulador clave de la arquitectura de la inflorescencia de Arabidopsis. TFL1 se expresa en el centro del meristemo inflorescente y este patrón de expresión es esencial para su función. Por ejemplo, el fenotipo de los mutantes tfl1 es consecuencia de que los genes de identidad de meristemo floral, como LFY y AP1, expanden su dominio de expresión al meristemo inflorescente que, por tanto, cambia su identidad a floral. A pesar de la relevancia del patrón de expresión de TFL1 para su función, hay pocos datos en la literatura acerca de cómo se establece y regula el mismo. El objetivo principal de esta Tesis Doctoral ha sido comprender la regulación de TFL1 durante el desarrollo de la inflorescencia de Arabidopsis. Para ello, en primer lugar, se ha analizado el promotor de TFL1 mediante diferentes estrategias. El análisis de complementación de la mutación tfl1 combinado con el de líneas con inserciones de T-DNA ha permitido determinar el fragmento genómico mínimo que es esencial para la regulación de la expresión de TFL1, así como caracterizar la función de las diferentes regiones reguladoras que contiene. Asimismo, se han fusionado estas regiones al gen delator GUS para establecer su contribución al patrón de expresión de TFL1. De esta forma, se ha determinado que TFL1 requiere de regiones reguladoras en 5' y 3'. Los elementos presentes en la región 5' parecen estar implicados, sobre todo, en regular el nivel de expresión de TFL1 durante el desarrollo de la inflorescencia. Los elementos incluidos en la región 3' controlan el patrón de expresión temporal y espacial, así como el nivel de la misma. Por otra parte, la región codificante de TFL1 no parece contener elementos reguladores esenciales. Además, este trabajo ha permitido identificar la inserción, en algunos ecotipos de Arabidopsis, de un elemento transponible del tipo hAT-MITE en la región 5' del promotor de TFL1. El efecto de esta inserción sobre la transcripción de TFL1 también se ha analizado. En la segunda parte de este trabajo, se ha estudiado la regulación de la expresión de TFL1 por las principales rutas genéticas que controlan el desarrollo de la inflorescencia de Arabidopsis. Para ello, se ha generado una línea delatora TFL1pro::GUS que reproduce el patrón de expresión de TFL1. La expresión de la construcción TFL1pro::GUS se ha analizado en diferentes fotoperiodos y en mutantes de distintos reguladores clave del desarrollo de la inflorescencia. De esta forma, se ha determinado que la expresión de TFL1 en el ápice parece ser activada por la ruta inductora de la floración dependiente del fotoperiodo y por LFY. Asimismo, la expresión de TFL1 es reprimida en los meristemos florales por un conjunto de genes que incluiría a LFY, AP1 y FUL, entre otros. Por otra parte, nuestro análisis también sugiere que la expresión de TFL1 en el meristemo inflorescente depende del tamaño de la población apical de células madre y podría estar regulada por el factor transcripcional WUS. Por último, también se ha ensayado la posible utilidad del promotor de TFL1 como una herramienta para modificar la arquitectura de la inflorescencia, estudiando el fenotipo de plantas de Arabidopsis que expresan diferentes reguladores del desarrollo bajo el control de este promotor.