Anotación de los genes MADS-box en Dalea cuatrecasasii (Fabaceae) y su comparación con leguminosas modelo

Abstract

RESUMEN: La familia Fabaceae comprende seis subfamilias, aproximadamente 770 géneros y más de 19,500 especies, siendo la tercera más diversa entre las angiospermas. Dalea cuatrecasasii, nativa de los matorrales secos de Boyacá, Cundinamarca, y Santander, es el único hospedero conocido en Sudamérica de la planta endoholoparásita Pilostyles boyacensis (Apodanthaceae). Los genes MADS-box controlan importantes procesos en el desarrollo de las plantas, estos se clasifican en dos grupos principales: tipo I y tipo II, y estos últimos se segregan en MIKCc y MIKC*. Este estudio identifico por primera vez los genes MADS-box de D. cuatrecasasii, a partir de los transcriptomas de tallo e inflorescencia. Los genes identificados fueron sometidos análisis filogenéticos comprensivos en los que se buscaba compararlos con genes MADS-box de otras leguminosas. Para ello, se creó una base de datos de referencia basada en genes MIKCc de Arabidopsis thaliana y se realizó BLASTN en los transcriptomas de referencia de la especie en cuestión. Este estudio permitió identificar los genes MADS-box MIKCc de Dalea cuatrecasasii expresados exclusivamente en el tallo, en la inflorescencia y aquellos que se expresan de forma más amplia en las dos regiones. Los factores de transcripción activos en tallo y en inflorescencia, incluyen a AGL14, SOC1.1, SOC1.2, AP3, AGL6.1, AGL6.2, AGL24, AGL79.2, FUL2, SEP4.1, y SHP1. Aquellos exclusivamente encontrados en el tallo incluyen AGL24b, AGL42 Like1, AGL42 Like2, FUL1, FUL3, y SVP. Finalmente, los genes que son exclusivamente expresados en la inflorescencia incluyen AG1, AG2, AGL6 sister, AGL24.1, AGL24.2, AGL79.1, DacuAP1 Like1, DacuAP1 Like2, FUL1, PI1, PI2, PI3, SEP1 Like1, SEP1 Like2, SEP4.2, SEP4.3, SEP3, SHP2, STK y TM6. De estos datos se podría especular que varios de los integradores de la floración podrían estar siendo utilizados tanto por Dalea como por su parasita Pilostyles, mientras que los genes de identidad de órganos florales si son exclusivos de la planta hospedera y solo se expresan en la fase reproductiva de la misma. Los análisis filogenéticos muestran que los genes MADS-box en leguminosas se han duplicado en las Papilionoideae y que algunos genes MADS-box en D. cuatrecasasii podrían estar experimentando procesos de subfuncionalización o neofuncionalización. En especial se discute la función de los genes AGAMOUS Like 79 y SHATTERPROOF, que muestran cambios notables con respecto a lo reportado en otras especies de la familia Fabaceae.

ABSTRACT: The Fabaceae family includes six subfamilies, about 770 genera, and more than 19,500 species. Dalea cuatrecasasii, native to Colombia, is the only South American host of the parasitic plant Pilostyles boyacensis. MADS-box genes regulate key processes of plant development and are divided into type I and type II, with MIKCc genes being part of the second group. This study identified for the first time MADS-box genes of D. cuatrecasasii from stem and inflorescence transcriptomes. Using phylogenetic and BLASTN analyses with a reference database of Arabidopsis thaliana, genes expressed in stem, inflorescence, or both structures were identified. Active genes in both regions include AGL14, SOC1.1, SOC1.2, AP3, AGL6.1, AGL6.2, AGL24, AGL79.2, FUL2, SEP4.1 and SHP1. In the stem, AGL24b, AGL42 Like1, AGL42 Like2, FUL1, FUL3 and SVP are exclusively expressed, while in the inflorescence, AG1, AG2, AGL6 sister, AGL24.1, AGL24.2, AGL79.1 and several SEPs and PIs stand out. The results suggest that some flowering integrators could be shared between D. cuatrecasasii and its parasite Pilostyles, while floral identity genes are exclusive to the host. Furthermore, phylogenetic analyses indicate duplications in Papilionoideae and possible subfunctionalization or neofunctionalization processes, especially in the AGAMOUS Like 79 and SHATTERPROOF genes, which present notable differences with respect to other Fabaceae.