Identificación y análisis de expresión de microRNAs de respuesta a sequía en plantas monocotiledóneas

Abstract

La sequía es uno de los problemas más graves que enfrenta la agricultura en el mundo y en nuestro país. Las plantas han desarrollado mecanismos para responder al estrés; entre éstos, se producen cambios en la expresión de los genes, para reprimir aquellos que no son importantes para la respuesta e inducir aquellos otros que resultan indispensables para que la planta pueda tolerar el estrés mediante el ajuste de su metabolismo, sus relaciones de agua y la protección de sus estructuras celulares. Se ha reportado que muchos de estos cambios a nivel molecular están regulados por pequeñas moléculas de ácido ribonucleico (ARN) llamados microRNAs. En el presente trabajo se aborda el estudio de cuatro plantas monocotiledóneas, arroz, maíz, sorgo y Brachypodium distachyon para identificar nuevos microRNAs que regulan la respuesta al estrés y cuyo patrón de expresión se encuentra conservado en monocotiledóneas. A través del análisis digital de la expresión de microRNAs en 8 bibliotecas de ARNs pequeños construidas a partir de estas especies, tratadas con condiciones normales de agua y con déficit hídrico o sequía, se identificaron 72 microRNAs inducidos y 106 reprimidos por el estrés. Se identificó además al microRNA166a-3p como un microRNA potencial para ser empleado como referencia, ya que muestra un perfil de expresión estable en las 4 especies y en todos los tratamientos. Adicionalmente se propone un método para la validación de los resultados obtenidos del análisis de las bibliotecas mediante PCR cuantitativa. Aplicando el método propuesto al análisis de 5 microRNAs, seleccionados por presentar patrones de expresión conservados en más de una especie, se confirmó la expresión diferencial de miR144b.2, miR444f y miR528-5p en respuesta a sequía. Los resultados de este trabajo contribuyen a ampliar el conocimiento de nuevos microRNAs que participan en la respuesta al estrés en plantas monocotiledóneas, y cuyas funciones podrían ser clave para la tolerancia a la sequía en este grupo de plantas. El análisis funcional detallado de los microRNAs identificados permitirá explorar en un futuro cercano el uso de los microRNAs como herramientas para el mejoramiento biotecnológico de la tolerancia a sequía en especies monocotiledóneas de importancia económica.