Colección de mutantes insercionales para genómica funcional en tomate

El tomate además de ser un cultivo de gran importancia comercial, es también un sistema modelo para investigación básica en dicotiledóneas y frutos. Una vez concluida la secuenciación de su genoma en 2012, el siguiente reto era determinar las funciones de un gran número de genes que habían sido únicamente predichos mediante análisis in silico, pero que sus funciones permanecían desconocidas o hipotéticas. Por lo tanto, resulta prioritario desarrollar herramientas para asignar funciones a genes predichos, con el objetivo de que está información pueda ser aplicada en programas de mejoramiento asistido. La generación y análisis de mutantes es uno de los métodos más eficientes para aislar y entender la función de genes. Dentro de los métodos más empleados están la mutagénesis aleatoria mediante el uso mutágenos químicos y físicos, así como la mutagénesis insercional mediante el uso de transposones o inserciones de T-DNA (DNA de transferencia). Para generar mutantes insercionales mediante T-DNA, este se debe insertar aleatoriamente en el genoma de las plantas mediante transformación genética con Agrobacterium tumefaciens o cualquier otro método. La principal ventaja de la mutagénesis con T-DNA es que este puede ser utilizado como una etiqueta cuando causa la disrupción o activación de un gen endógeno, por lo tanto, permite identificar al gen mutado mediante técnicas moleculares. Una variante de esta herramienta es el uso de trampeo de potenciadores (enhancer trapping), la cual consiste en el uso de un vector que contenga un gen reportero (por ej. GUS) unido a un promotor mínimo o sin promotor. La utilidad de esta estrategia reside en la naturaleza dual de las trampas, ya que por un lado generan mutaciones de inserción de T-DNA y por otro lado, permiten estudiar el patrón de expresión del gen etiquetado mediante el gen reportero. En el presente estudio, se utilizaron dos cultivares comerciales de tomate, Moneymaker y P73, para desarrollar un estudio de mutagénesis insercional a gran escala, logrando la obtención de más de 5,500 líneas T0 diploides mediante transformación con Agrobacterium y el vector de trampeo de potenciador pD991, observando eficiencias de transformación de 32.4 y 42.9%, para cv. Moneymaker y cv. P73, respectivamente, lo cual corrobora que la integración del T-DNA depende altamente del genotipo. La evaluación fenotípica de las líneas mutantes se realizó durante 6 años en condiciones de invernadero, encontrando que las líneas presentaron defectos en desarrollo vegetativo y reproductivo, y la mayoría pertenecieron a las categorías de tamaño de planta (31.2%) y fruto partenocárpico (21.1%). En frutos carnosos como el tomate, la partenocarpia es considerada un rasgo de importancia económica ya que los frutos sin semilla usualmente tienen características de calidad incrementadas, y pueden aumentar el rendimiento de tomate bajo condiciones climáticas desfavorables. También se identificaron líneas T-DNA con expresión específica del gen reportero GUS en tejidos de flor y fruto (269 y 189 líneas), las cuales pueden ser muy útiles para descubrir nuevos genes involucrados en procesos de desarrollo de polen y frutos. Dos genes fueron aislados de diferentes líneas mutantes, uno de estos codifica para una UTP-glucosa-1-fosfato uridiltransferasa involucrada en muerte celular programada y desarrollo de hojas, lo cual significa una nueva función de gen reportada en tomate. En resumen, estos resultados soportan que la tecnología de trampeo de potenciadores es una herramienta poderosa para identificar nuevos genes y elementos regulatorios en tomate y que esta colección de mutantes T-DNA represente un recurso muy valioso para estudios de genómica funcional en tomate y otras especies de frutos. -ACM http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.12728/full