Identificación de las vías de señalización reguladas por factores de transcripción HD-Zip de plantas que derivan en características diferenciales de posible aplicación biotecnológica

Abstract

Los factores de transcripción (FTs) de tipo Homeodominio-cierre de leucinas (HD-Zip) I participan en el desarrollo vegetal y la respuesta a factores ambientales. En esta Tesis nos enfocamos en dos miembros de esta familia, HaHB11 de girasol y AtHB1 de Arabidopsis. HaHB11 expresado en Arabidopsis, maíz, arroz y soja confiere tolerancia a estrés y aumento de producción. Nos preguntamos si para generar estas características necesitaba alguna proteína endógena. Sorprendentemente, en un screening de un banco de ADNc, la única proteína que interaccionó con HaHB11 fue la Kinesina-13B. Corroboramos esta interacción in vitro e in vivo y determinamos en qué tejidos y estadios del desarrollo estas proteínas coexisten. Asimismo, determinamos que el FT de Arabidopsis que interacciona con Kinesina-13B es AtHB7, cercano evolutivamente a HaHB11. Finalmente, determinamos que Kinesina-13B es absolutamente necesaria para que HaHB11 y AtHB7 generen su fenotipo diferencial por sobreexpresión. En un segundo capítulo, estudiamos la función de AtHB1 en el desarrollo foliar. Este FT al ser sobreexpresado genera un dentado acentuado en los márgenes de las hojas. Evaluamos la expresión de CUC2, un gen con un papel fundamental en este evento del desarrollo y corroboramos que se encuentra modulado en plantas con niveles alterados de AtHB1 a través de su regulador conocido, el miR164. Este último sería un blanco directo de AtHB1 según indicó un experimento de Inmunoprecipitación de la cromatina. En conjunto los resultados presentados en este trabajo contribuyen al conocimiento sobre las funciones específicas de los miembros de la familia de FTs HD-Zip I.

Homeodomain-zipper leucine (HD-Zip) I transcription factors (TFs) are involved in plant development and the response to environmental factors. In this Thesis, we focused on two members of this family, HaHB11 from sunflower and AtHB1 from Arabidopsis. HaHB11 expressed in Arabidopsis, maize, rice, and soybean confers stress tolerance and enhanced grain yield. We wondered whether HaHB11 needed any endogenous proteins to generate these traits. Surprisingly, in an Arabidopsis cDNA library screen, the only protein that interacted with HaHB11 was Kinesin-13B. We confirmed this interaction in vitro and in vivo by different techniques and determined in which tissues and developmental stages these proteins coexist. We also determined that the Arabidopsis TF that interacts with Kinesin-13B is AtHB7, evolutionarily close to HaHB11. Finally, we determined that Kinesin13B is absolutely necessary for HaHB11 and AtHB7 to generate their differential phenotype by overexpression. In a second chapter, we studied the function of AtHB1 in leaf development. This TF, when overexpressed, generates an accentuated serration at the leaf margins. We evaluated the expression of CUC2, a gene with a fundamental role in this developmental event, and corroborated that it is modulated in plants with altered AtHB1 levels through its previously known regulator, miR164. The latter would be a direct target of AtHB1 as indicated by a chromatin immunoprecipitation experiment (ChIP). Taken together, the results presented in this work contributed to the knowledge about the specific functions of the members of the HD-Zip I family of TFs.