Estudio de la muerte celular programada durante el desarrollo de la semilla de quinoa

• Autores: López Fernández, María Paula
• Año de publicación: 2014
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Maldonado, Sara
• Materia: AMARANTHACEAE; CHENOPODIUM QUINOA WILLD; MUERTE CELULAR PROGRAMADA; ALMIDON; PERISPERMA; ENDOSPERMA; CISTEIN-ENDOPEPTIDASA (CYS-EP); RICINOSOMAS; SUSPENSOR; AMARANTHACEAE; CHENOPODIUM QUINOA WILLD; PROGRAMMED CELL DEATH; STARCH; PERISPERM; ENDOSPERM; ENDOPEPTIDASE CYSTEINE (CYS-EP); RICINOSOMAS; SUSPENSOR
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

En semillas de quinoa, el perisperma, junto al embrión y al endosperma, constituyenlos tres compartimentos del grano donde se almacenan las diferentes reservas de lasemilla madura. Aun cuando de origen diferente, el perisperma de quinoa compartecon el endosperma amiláceo de las Gramíneas las características de ser el principaltejido reservante de la semilla, estar formado por células muertas a la madurez yalmacenar almidón como la principal reserva. En la presente tesis se estudió eldesarrollo del perisperma de quinoa y el programa de muerte celular (MCP) que loafecta. Este análisis se extendió al desarrollo del endosperma, del suspensor, de lostegumentos seminales y del pericarpio. La caracterización de la MCP se evaluómediante estudios sobre la degradación del ADN nuclear, la expresión de proteasastipo caspasas y de nucleasas, la endo-reduplicacion y los cambios morfológicos quese producen en el núcleo y en el citoplasma. Adicionalmente se comprobó, mediantetécnicas inmunológicas, la presencia de ricinosomas como marcador asociado a la MCP de las células del suspensor y del endosperma predestinadas a morir durante eldesarrollo de la semilla; los resultados de estos estudios demostraron lacorrespondencia entre la presencia de CysEP con la fragmentación del ADN. Comoparte del desarrollo del perisperma, se analizaron aspectos relacionados con lasíntesis del almidón de reserva en granos compuestos y se identificaron algunas delas enzimas involucradas en su síntesis. A partir de estos estudios fue posible concluir que en la semilla de quinoa: (i)diferentes tipos de muerte celular ocurren de forma simultánea, en los diferentestejidos; (ii) el perisperma acumula almidón y degenera simultáneamente, durante eldesarrollo; (iii) la detección muy temprana de ricinosomas prevé con anticipación laocurrencia de la MCP; (iv) los granos de almidón compuesto del perisperma seoriginan en amiloplastos; en los últimos estados del desarrollo, los granos de almidónsimple que llenan espacio entre los granos compuestos tienen origen extra- plastídico. Los resultados obtenidos constituyen aportes a la construccion de la sistemáticafilogenética de la familia Amaranthaceae.
In mature quinoa seeds, the perisperm is one of the three compartments that storereserves, in addition to the embryo and endosperm. Despite their different origins, thequinoa perisperm and starchy cereal endosperm share some characteristics, such asbeing the main reserve tissue, formed by dead cells at maturity and having starch astheir main reserves. In this thesis we studied quinoa perisperm development and theprogram cell death (PCD) that affects this tissue. This study included the developmentof the endosperm, suspensor, seed integuments and pericarp. PCD was assessed bystudies of nuclear DNA degradation, expression of caspase like-proteases andnucleases, endoreduplication and morphological changes in the nuclei and cytoplasm. Additionally, using immunological techniques we were able to identify associationsbetween the presence of ricinosomes and other PCD hallmark in suspensor andendosperm cells predestined to die during quinoa seed development. These studies showed the relationship between the presence of CysEP and DNAfragmentation in the endosperm, the only seed tissue that dies without leaving a "corpse". As part of perisperm development, we analyzed aspects related to starchsynthesis in simple and compound grains, including the detection of starch synthesisenzymes and starch pattern accumulation, among others, and concluded that: (i)simultaneous different cell death programs occurring simultaneously in different tissuesof the same seed (ii) the quinoa perisperm accumulates starch while it degenerates,both processes occurring during quinoa seed development, (iii) the early detection ofricinosomes predicts the occurrence of the PCD; (iv) monitoring the development ofperisperm can prove the plastidic and extra-plastic origin of the starch grains. The findings generated here are invaluable as they provide novel insight into the Amaranthaceae, as well as a starting point for phylogenetic studies.
Fil: López Fernández, María Paula. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.