Regulación genética de la senescencia y la maduración en vid
- El factor de transcripción VviNAC60 regula los procesos relacionados con la senescencia y la maduración en la vid
Beatriz Riverón, Bioquímico farmacéutica
La vida de las plantas está marcada por redes de señalización complejas, que involucran interacciones dependientes entre hormonas, factores de transcripción, microARN y estímulos ambientales, que gobiernan las transiciones de fase, asegurando ajustes dinámicos y precisos del programa de desarrollo de la planta también en el contexto de factores externos bióticos y abióticos.
Al final de la fase vegetativa, los órganos de la planta entran en períodos como, maduración, senescencia y crecimiento secundario. Estos procesos de desarrollo irreversibles transforman los órganos por la asimilación de nutrientes y su removilización.
Maduración y senescencia
La senescencia es un proceso de deterioro finamente regulado, que involucra cambios fisiológicos, bioquímicos y metabólicos ordenados, cruciales para el reciclaje de materiales y energía, mientras que la maduración es un proceso biológico de presenescencia activa durante el cual la fruta sufre cambios dramáticos para volverse atractiva, para animales que favorecerán la dispersión de semillas.
La senescencia y la maduración se logran mediante la degradación de la clorofila, la acumulación de metabolitos secundarios y la descomposición y desmantelamiento de la pared celular e implican algunos factores reguladores y de señalización comunes, incluidos el etileno y los factores de transcripción.
Factores de transcripción y genes
A nivel molecular, se ha demostrado que los miembros de la familia de factores de transcripción NAC (NAM, ATAF y CUC) desempeñan funciones clave en la regulación de la senescencia de las hojas y la maduración de los frutos al interactuar con otros factores de transcripción, hormonas y señales ambientales.
Los genes NAC actúan como activadores y represores transcripcionales y esta dualidad se puede lograr reclutando o interactuando con diferentes factores transcripcionales que también participan en la maduración de frutos no climatéricos, como el gen NAC FaRIF.
Crecimiento de la baya y calidad de la uva
La vid (Vitis vinifera L.) es uno de los cultivos frutales perennes no climatéricos más antiguos y más cultivados del mundo. El desarrollo de la baya de la uva consta de 2 fases de crecimiento: la primera, denominada “formación de la baya” o “fase vegetativa/herbácea”, implica el crecimiento del pericarpio debido a la rápida división y elongación celular; mientras que el segundo, “maduración”, implica cambios físicos y metabólicos, incluyendo acumulación de azúcares, pérdida de ácidos orgánicos, ablandamiento, pigmentación de la piel y síntesis de aromas volátiles.
La calidad de las uvas es extremadamente sensible a los factores ambientales y el calentamiento global está afectando negativamente el proceso de maduración. Una comprensión más clara de los mecanismos moleculares que controlan el desarrollo de los órganos de la planta y las transiciones de las fases de desarrollo es esencial para desarrollar estrategias que optimicen el proceso de maduración de la uva y los rasgos relacionados con la calidad de la fruta en el contexto del cambio climático y estreses abióticos adicionales.
Diferencia entre tejidos verdes y maduros
Se ha demostrado una clara distinción transcripcional entre tejidos vegetativos/verdes y maduros/leñosos, y los análisis de redes de coexpresión han llevado a la identificación de un conjunto de genes candidatos, llamados genes interruptores, como supuestos reguladores clave de la transición de la fase de órganos al crecimiento maduro en la vid. Se han descrito dos miembros de la familia NAC: VviNAC33 y VviNAC60.
Recientemente se ha demostrado que VviNAC33 induce el desverdecimiento de las hojas mediante la activación de la PROTEÍNA 1 STAY-GREEN (VviSGR1) y el cese del crecimiento mediante la inhibición de la expresión del FACILITADOR DE EFFLUX AUXIN VviPIN1 y VviRopGEF1, y se ha propuesto este NAC como un controlador clave de los procesos asociados a la senescencia tanto en hoja y baya.
Regulación de la senescencia
Científicos presentaron una caracterización funcional de VviNAC60, mediante análisis combinados de unión al ADN y actividades transcriptómica y funcionales. Se identificaron objetivos promotores de VviNAC60, lo que revela su papel regulador en el metabolismo secundario, la muerte celular y el desverdecimiento de los órganos. Los análisis fisiológicos, metabólicos y de activación del promotor mostraron que VviNAC60 induce la degradación de la clorofila y la acumulación de antocianinas a través de la regulación positiva de STAY-GREEN PROTEIN 1 (VviSGR1) y VviMYBA1, respectivamente, y este último está regulado positivamente a través de un complejo regulador VviNAC60-VviNAC03.
Las líneas transgénicas estables que sobreexpresan VviNAC60 y sus represores quiméricos transgénicos mostraron una clara alteración de los procesos de senescencia. Juntos, estos resultados definen a VviNAC60 como un actor de la red regulatoria que controla los procesos relacionados con la senescencia y maduración de los órganos y un objetivo para la modificación/mejoramiento hacia la resiliencia climática y la calidad de la fruta en la vid.
Fuentes
D’Incà, E.; Foresti, C.; Orduña, L.; Amato, A.; Vandelle, E.; Santiago, A.; Botton, A.; Cazzaniga, S.; Bertini, E.; Pezzotti, M.; Giovannoni, J. J.; Vrebalov, J. T.; Matus, T. T.; Tornielli, G. B.; Zenoni , S. (2023).
The transcription factor VviNAC60 regulates senescence- and ripening-related processes in grapevine
Plant Physiology, 192 (3) :1928–1946.
Imagen
https://www.wine.com.br/winepedia/sommelier-wine/pinot-noir/ Acceso el 19/09/2023.
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