Identificación de microRNAS integradores de la respuesta a estrés por sequía e inundación en maíz (Zea Mays ssp. Mays) y teocintle (Zea Mays ssp. Parviglumis)

Abstract

El ciclo hidrológico ha sufrido alteraciones a causa de las actividades humanas, ocasionando sequías e inundaciones a nivel global. La agricultura es una de las actividades económicas más afectadas por dichos factores adversos, por lo que es importante el estudio de los mecanismos naturales que permiten a las plantas tolerar el estrés a diversos agentes ambientales. Se sabe que las plantas realizan una serie de reajustes morfológicos, bioquímicos y fisiológicos para tolerar el estrés, que están mediados al nivel molecular mediante la inducción y represión de genes. Estos cambios son complejos, pueden ser específicos o intercruzados en la respuesta a múltiples tipos de estrés, y están controlados por diferentes moléculas reguladoras, entre éstas, pequeñas moléculas de RNA llamadas microRNAs (miRNAs). El presente trabajo se realizó con el objetivo de identificar miRNAs que alteran su expresión en respuesta al estrés hídrico por ausencia de agua (sequía) o por exceso (inundación) en maíz y en su ancestro, el teocintle, para investigar puntos de entrecruzamiento y conservación de la respuesta a ambos tipos de estrés. La identificación de miRNAs de respuesta al estrés se llevó a cabo con la construcción, secuenciación de alto alcance y análisis bioinformático de bibliotecas de RNAs pequeños, obtenidas a partir de plantas de maíz y teocintle sometidas a estreses únicos (sequía o inundación) o secuenciales (inundación-sequía; sequía-inundación). Mediante la aplicación de dos métodos de normalización de los datos de secuenciación, se estableció que uno de los métodos, el de cuantiles, es el más adecuado para interpretar la expresión de los miRNAs. Adicionalmente, fue posible identificar nuevos miRNAs en teocintle que no están reportados en maíz y se observó que en la aplicación de estreses secuenciales predomina el efecto del estrés primario. Se identificaron a miRNAs pertenecientes a la familia miR166, miR398, miR397 y miR396, como elementos integradores de las respuestas a ambos estreses y/o entre maíz y teocintle. Con base en los procesos en los que estos miRNAs están implicados, los resultados indican que el desarrollo, el reajuste de la arquitectura celular, y la respuesta al estrés oxidativo, son los aspectos más importantes que se encuentran bajo la regulación de miRNAs respuesta a estrés por sequía o inundación, y que éstos podrían ser elementos clave para explicar la conservación y la divergencia de la tolerancia al estrés hídrico en maíz y teocintle.