IX Reunión de Biología Molecular de Plantas Regulación transcripcional en semillas de cebada cv. Bomi y su mutante alto en lisina Riso-58 Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas Universidad Politécnica de Madrid
CEREALES CONSTITUYEN LA ª COSECHA MUNDIAL: 5 millones T (FAO: 7) CEBADA SEMILLA ENDOSPÉRMICA: SUSTANCIAS DE RESERVA - ALMIDÓN (aprox. 8%) - AC.GRASOS (aprox. %) - PROT. RESERVA (aprox. %) ALBÚMINAS GLOBULINAS PROLAMINAS GLUTELINAS HORDEÍNAS γ-hordeínas B-HORDEÍNAS C-HORDEÍNAS D-HORDEÍNAS
DOF BPBF, SAD, HvDOF9, HvDOF7 RR3MYB GAMYB RMYB-SHAKQYF HvMCB, HvMYBS3 bzip-opaco- BLZ, BLZ HvFUS3 TATA Hor AACA TATC PB GLM RY EB
DOF SAD, BPBF, HvDOF9, HvDOF7 RR3MYB bzip OPACO- BLZ, BLZ HRT GAMYB RMYB-SHAKQYF HvMCB, HvMYBS3 TATA Amy6.4 OS PB GARE TATC GARC
DOF HvDOF 9 HvDOF7 SAD BPBF MYBR R 3 GAMYB Maduración (genes) Germinación (genes) BLZ BLZ BZIP MCB HvMYBS3 MYBR
cv.bomi cv. Risø 58 Lys Mutagénesis Etileneimina ALBÚMINAS GLOBULINAS PROLAMINAS GLUTELINAS HORDEÍNAS γ-hordeínas B-HORDEÍNAS C-HORDEÍNAS D-HORDEÍNAS
cv. Risø 58 Lys Locus lys3a situado en el cromosoma 7 - La mutación segrega como único carácter mendeliano - Variación en los niveles de proteínas de reserva: - Prolaminas: B-Hor, C-Hor, γ-hor - Inhibidor de tripsina Cme - albúminas y globulinas - aas libres -Lys3a regula en trans la expresión de genes específicos de endospermo CUÁL ES EL GEN RESPONSABLE DE LA MUTACION EN RISO 58?
B R Endopermos en desarrollo (~8dap) Bomi/Riso (3 réplicas biológicas) GeneChip Barley Genome Array (Affymetrix): 35. ESTs + 45 genes de cebada (55genes) Bomi Riso LogRatio p-value Anotación B R Log B/R.5 P.5 ESTs/ Genes/ Homología 345 GDE 3 inducidos 3 reprimidos
Bomi Riso LogRatio p-value Anotación B R Log B/R.5 p.5 ESTs/ Genes/ Homología Genes inducidos Transducción % Respuesta a hormonas % Organización celular y biogénesis 9% Transporte % Defensa 8% Desconocido 45% Genes reprimidos Transducción % Respuesta a hormonas % Reserva % Transporte 5% Defensa 5% Desconocido 4% Metabolismo 8% Factor transcripcional 3% Respuesta a estrés % Organización celular y biogénesis 7% Metabolismo 9% Factor transcripcional 4% Respuesta a estrés 4%
Cluster de expresión de los genes inducidos en el mutante Riso58 Cluster Cluster 3 Cluster 4 Cluster
LogRatio p-value Anotación,37,9 AAM889. Putative SCARECROW gene regulator-like [Oryza sativa (japonica cultivar-group)],7,54 CAA6366. xyloglucan endotransglycosylase (XET) [Hordeum vulgare subsp.,,39 NM_6964 putative phi--like phosphate-induced protein; protein id: At4g895.,93,49 NP_966.putative protein phosphatase; protein id: At5g48.,79,73 AC6893 putative kinase [Oryza sativa (japonica cultivar-group)],63,38 NP_757. cytochrome C oxidase assembly protein, putative; protein id: Atg533.,58,33 P4936 Sucrose synthase [Zea mays],58, AAF3477. 4S ribosomal protein S [Euphorbia esula],55,5 S46499 NADP-dependent malic enzyme - rice,3,36 AJ48337 putative wound-induced protein [Medicago sativa subsp. x varia],,48 NP_7963. succinyl-coa ligase beta subunit; protein id: Atg4. 5,57,77 CAA464. basic pathogenesis-related protein PR5 [Hordeum vulgare subsp.,57,95 AAB3685. trypsin inhibitor, WTI [Triticum aestivum=wheat, variety San,65, AAK433. putative AT-Hook DNA-binding protein [Oryza sativa],55,8 Y464 serine/threonine kinase [Sorghum bicolor] 3,5, S6697 catalase (EC...6) isoenzyme - barley 3,3, NP_977. serine carboxypeptidase II-like protein; protein id: At5g3. [Arabidopsis thaliana] 5,7,4 T6353 isocitrate lyase (EC 4..3.) - tomato,6, P74 FK56-binding protein 4 (Peptidyl-prolyl cis-trans isomerase) (PPiase) (Rotamase) (p59 protein),68,6 Q498,3-bisphosphoglycerate-independent phosphoglycerate mutase (Phosphoglyceromutase) (PGAM-I)
Cluster de expresión de los genes reprimidos en el mutante Riso58 Cluster Cluster Cluster 4 Cluster 3
LogRatio p-value Anotación -5,86,4 X9577 serpin [Hordeum vulgare subsp. vulgare] -5,9, JA67 prolamin 7 precursor - rice -6,7, CAB99. hordoindoline-b [Hordeum vulgare subsp. vulgare] -8,75, CAA559. B hordein [Hordeum vulgare] -9,37, X5369 B hordein precursor [Hordeum vulgare subsp. vulgare] -4,95, NP_7668. auxin-induced protein, putative; protein id: Atg669. [Arabidopsis thaliana] -5,, AAM7758. seed globulin [Aegilops tauschii] -5,96, BAA3746. bpw3 [Hordeum vulgare subsp. vulgare] -5,99, AF3979 ethylene responsive factor [Oryza sativa] -6,, AJ7643 hordoindoline-b [Hordeum vulgare subsp. vulgare] -6,86,8 X778 B-hordein fragment [Hordeum vulgare] -7,75, AAA374. avenin -8,, X873 B hordein [Hordeum vulgare] -6,7, AB3493 thiamin biosynthetic enzyme [Glycine max] -,64, AJ978 BTI-CMe3. protein [Hordeum vulgare] -,45,6 AJ593 BTI-CMe. [Hordeum vulgare subsp. vulgare] -,6,48 S66938 C-hordein [Hordeum vulgare] -,57,99 BAB7873. bifunctional alpha-amylase/subtilisin inhibitor [Oryza sativa]
Hor (B-Hor) γ-hor Hor -7 (C-Hor),5,5,5 n-veces n-veces n-veces,5,5,5 Itr (Cme) Hor3 (D-Hor),5,5 n-veces n-veces,5,5 Bomi Riso58
ENDOSPERM-BOX G PB M PB G TATA HOR GAMYB BPBF,SAD, HvDOF9 BLZ/BLZ G PB PB PB3 M TATA ITR GEN ENDOSPERM-BOX POSICIÓN B-Hor TGACATGTAAAGTGAATAAGGTGAGTCATGCAT -3 γ-hor TGAGATGTAAAGTGAATAAGATGAGTCA-GCAC -37 C-Hor TGTAGTGTAAAGTGAA-AAAATGAGTCA-TCAT -97 D-Hor TGTTTTGCAAAGCTCCAATTCCTCCTTGCTTAT -4 Itr GATAACTCATG.(N6).CCAACTTTTGCAT.(N4).AAAAAAGGTT.(N).CCCTTTAAT -55
Elementos reguladores en promotores de genes de semillas están conservados GEN ENDOSPERM-BOX POSICIÓN kda Zein ACATGTGTAAAGGT.(N).TCCACGTAGATGA -33 9 kda Zein ACATGTGTAAAGGT.(N).CACATGTATTGG -36 ACAA Caja de endospermo PB GLM RY TATA KD Zein Hor Itr 7 γ α 9 α 6 γ 4 β δ o O
BLZ GAMYB BPBF 4 7 6 n-veces,5,5 n-veces 3 n-veces 5 4 3 BLZ HvDOF9 SAD 3,5 n-veces,5,5,5 n-veces,5,5 n-veces,5 Bomi Riso58
. Caracterización funcional de los promotores de Hor, γ-hor, Hor, Hor3.. Identificación y caracterización funcional en Bomi y Riso 58 de los promotores de los genes que codifican TFs de la familia DOF: BPBF, SAD, HvDOF9. 3. Cómo se regulan estos reguladores? 4. En aleurona post-germinativa de Riso58 qué TFs están implicados?
Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CBGP) Pilar Carbonero Cristina Barrero Sara Hernando-Amado Luis Oñate-Sánchez Paloma Rueda Inmaculada Gude David Solera M.A. Moreno-Risueño Universidad Politécnica de Madrid