Nuevas estrategias para la transformación y expresión de genes de interés en girasol - Radonic, Laura Mabel (2010)
El girasol es una especie de la familia Asteraceae (Compositae) de gran importancia económica, considerada hasta hace una década recalcitrante al cultivo in vitro y la transformación genética. En un trabajo previo (Radonic, 2005) se logró establecer el protocolo de selección por enraizamiento en kanamicina con una eficiencia del 0,7 %. En esta tesis se mejoró este protocolo utilizando una construcción portadora de los genes antifúngicos glucanasa y quitinasa, ambos bajo el control del promotor CaMV35S y el enhancer Ω del TMV, obteniéndose una eficiencia de 1,26 %, al aumentar gradualmente la concentración del antibiótico kanamicina en los sucesivos medios de regeneración. También se evaluó la especificidad y estabilidad de dos vectores conteniendo la construcción CaMV35S-secuencia codificante para la β-glucuronidasa (GUS)-interrumpida por un intrón. Las plantas T1 derivadas de los eventos de transformación presentaron un patrón de expresión de tipo no constitutivo, con expresión de GUS localizada exclusivamente en los tricomas de las nervaduras de la cara abaxial de las hojas, siendo necesario la utilización de lupa para su visualización. En las plantas T2 no se pudo detectar la presencia de los transgenes. El nivel bajo de expresión es similar al descripto en crisantemo y la inestabilidad génica obtenida con este mismo promotor fue también descripta en lechuga, ambas de la familia Asteraceae. Estos datos llevaron a la búsqueda de nuevos promotores para la transformación de girasol. Los promotores ensayados fueron CaMV35S-Ω TMV, PPC, nos, 2X35S y rbcS1. Estos promotores fueron incorporados en el vector Gateway pKGWFS7,0, diseñado para el análisis de promotores regulando, en todos los casos, la expresión del gen reportero GUS. Este vector, además posee el gen nptII de resistencia a kanamicina bajo la regulación del promotor nos. Para analizar la funcionalidad de las construcciones obtenidas se realizaron ensayos de agroinfiltración de Nicotiana benthamiana. La actividad de los promotores en girasol fue evaluada mediante ensayos de agroinfiltración en hojas de plantas en invernáculo y la evaluación temprana de los explantos blanco de transformación, por determinación histoquímica de GUS y cuantificación fluorométrica de MUG. Para los ensayos de agroinfiltración de girasol se logró establecer un protocolo, considerado hasta este momento como no factible, determinando el estadio de desarrollo de la planta, la cepa bacteriana a utilizar y el tiempo de análisis. Estos análisis permitieron seleccionar al promotor rbcS1 como el más adecuado, ya que presentó buenos niveles de actividad enzimática y, a diferencia del promotor CaMV35S-Ω TMV, se expresó mayoritariamente en la zona meristemática de los explantos blanco de transformación, región a partir de la cual se regeneran los brotes. Los resultados obtenidos en los ensayos de transformación estable mostraron que el uso del promotor rbcS1, en comparación al CaMV35S-Ω TMV, no solo aumentó los niveles de expresión de GUS (donde grandes regiones del mesófilo mostraron expresión) sino que modificó la expresión del gen nptII, mejorando notoriamente la eficiencia de transformación (aumentando de 1,26 % a 7,06 %). Además, mejoró la respuesta y el aspecto de las plantas obtenidas (T0) al ser transferidas al invernáculo (tanto por pasaje a tierra directo como por injerto), siendo éstas de gran porte y con capítulos florales más grandes, que resultaron en un aumento del número y tamaño de los aquenios obtenidos. Resultados similares fueron publicados en Arabidopsis donde el promotor CaMV35S afectaba y alteraba en trans el patrón de expresión de transgenes y cambiaba el fenotipo de las plantas transgénicas. El análisis de las plantas T1 permitió observar altos niveles de expresión del gen reportero, comparable al de otras especies vegetales. Los resultados expuestos muestran que es posible transformar girasol con buenos niveles de eficiencia y expresión.