Avances en el conocimiento del rol de PFT1 y su regulación en la promoción de la floración

Abstract

Las plantas florecen en cierto momento del año para asegurarse que el desarrollo reproductivo ocurra en la estación más favorable. Esta transición del estado vegetativo al estado reproductivo se encuentra regulada por numerosos factores genéticos y ambientales. Entre los factores externos, la calidad de luz, la temperatura y el fotoperíodo son los más importantes para determinar el momento adecuado para que ocurra la floración. En este trabajo se estudió el rol de PHYTOCHROME AND FLOWERING TIME 1 (PFT1) en la regulación de la floración utilizando aproximacione s genéticas y bioquímicas. Se ha propuesto que PFT1 actúa en la vía de la calidad de luz regulando la expresión de FLOWERING LOCUS T (FT) en respuesta a la baja proporción de luz roja/roja lejana (Cerdán & Chory, 2003). Sin embargo, el grado de interacción entre PFT1 y los genes del fotoperíodo, y su modo de acción son hasta el momento desconocidos. Se estudió como se integran genéticamente las vías de señalización “corriente abajo” de los fitocromos y se comprobó que existe una jerarquía en el accionar de los fitocromos B, D y E para regular la floración en respuesta a la calidad de luz, donde phyB posee un rol principal mientras que, phyD y phyE roles secundarios. Además, los genes PFT1, CONSTANS (CO) y FT no fueron capaces de alterar esta jerarquía entre los fitocromos. Se analizó el efecto de la sobreexpresión de CO en plantas mutantes para los fitocromos B, D y E y para el gen integrador de la vía fotoperiódica FT y en plantas mutantes para los dos genes integradores, FT y TWIN SISTER OF FT (TSF). Se determinó que los fitocromos B, D y E podrían regular negativamente a FT y TSF por un mecanismo parcialmente independiente de CO y que FT es el principal efector de la vía del fotoperíodo con una contribución minoritaria de TSF. TSF se encontraría regulando la floración por un mecanismo independiente del fotoperíodo. Utilizando un sistema inducible por glucocorticoide, se determinó que PFT1 es capaz de promover la floración en ausencia de CO y que es capaz de actuar no sólo a través del gen integrador FT. Además, con estos experimentos se demostró que PFT1 es un regulador positivo de la expresión de CO y FT. Se analizó el efecto de la temperatura en el tiempo de floración y se determinó que las plantas con mayores niveles de PFT1 son insensibles a la temperatura, lo cual sugiere que PFT1 podría alterar la respuesta a la calidad de luz modificando la sensibilidad a la temperatura. Por otro lado, se determinó que la proteína PFT1 no se encuentra regulada por factores ambientales. Analizando los niveles de PFT1, se encontró que la proteína presenta una muy baja estabilidad en extractos proteicos de Arabidopsis y que su degradación ocurre por la vía del proteasoma, tanto in vitro como in vivo. PFT1 interacciona, tanto in vitro como in vivo, con dos proteínas que presentan posible actividad E3 ubiquitin ligasa. Se demostró que estas proteínas, FRF1 y FRF2, promueven la degradación de PFT1 in vivo utilizando ensayos transitorios de agroifiltración y analizando los niveles de proteína PFT1: Tap en plantas mutantes para estos genes. Además, se logró asignar una función biológica a estos genes analizando el comportamiento de mutantes insercionales para estos genes y de plantas transgénicas que expresan microRNAs artificiales diseñados para silenciarlos. Se determinó que FRF1 y FRF2 son activadores de la floración y que es posible que la degradación de PFT1 mediada por FRF1 y FRF2 sea necesaria para que PFT1 pueda cumplir su función transcripcional.