Caracterización bioinformática de los genes IF1 y UK7 en ecotipos contrastantes frente a inundaciones de Brachypodium distachyon y el desarrollo de marcadores moleculares mediante regiones polimórficas

Abstract

El cambio climático ha incrementado la frecuencia de las inundaciones, afectando negativamente los cultivos y la productividad agrícola. Por tal razón, es importante investigar los mecanismos de tolerancia de las plantas para desarrollar cultivos que puedan sobrevivir y mejorar su producción ante estos eventos. Recientemente, se ha observado que el ciclo circadiano de las plantas se altera debido a las inundaciones, con respuestas diferentes en plantas con alta y baja tolerancia, como se observó en Brachypodium distachyon. El análisis transcriptómico diurno de los ecotipos Bd21 (sensible) y Bd21-3 (tolerante) identificó genes con expresión diferencial. Se destacaron, el INHIBITOR FACTOR 1 de la ATPasa mitocondrial F1-F0 (Bradi3g44950), que mostró un aumento significativo en su expresión en tratamientos de sumersión, y el gen UK7 (Bradig68957), de función desconocida, que no solo aumentó su expresión, sino que también presentó una oscilación circadiana distinta bajo estrés por inundación. En el presente trabajo se caracterizaron mediante métodos bioinformáticos las secuencias de los genes IF1 y UK7. La caracterización de IF1 sugirió que en B. distachyon conservaría la función de inhibidor endógeno de la ATPasa mitocondrial, similar a la reportada en animales. Se encontraron diferencias en el número de copias de IF1 entre ecotipos, y solo BdiBd21-3.3G0596600 de Bd21-3 mostró una expresión significativamente aumentada en condiciones de inundación. Para UK7, la predicción estructural indicó que posee una región intrínsecamente desordenada desde el aminoácido 554, con una alta proporción de serinas, que pueden ser sitios de modificación postraduccional. Además, el análisis de promotores indicó sitios que podrían afectar la detección por factores de transcripción de ambos genes y explicar su diferencia de expresión. Para ambos genes se encontraron zonas polimórficas y se demostró su utilidad como marcadores moleculares de PCR. En futuras investigaciones, se propone generar líneas isogénicas que evalúen la influencia de IF1-A y UK7-A en la tolerancia al estrés por inundación. Dado que UK7 no tiene información reportada y presenta una región desordenada, es un candidato ideal para generar líneas Knockouts que permitan estudiar su función, en la respuesta al estrés por inundación. Estas propuestas contribuirán a entender los mecanismos de tolerancia al estrés por inundación y podrían transferirse a cultivos de importancia nutricional en el futuro.