Aislamiento, caracterización estructural y regulación de la expresión de genes de las familias almt y mate de tolerancia al aluminio en centeno.

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Descripción: El aluminio (al) es el principal factor limitante de la producción en suelos ácidos. Dichos suelos representan del 30 al 40% de la superficie cultivable y el 70% de la potencialmente cultivable. El mecanismo mejor descrito de tolerancia al es la exudación de ácidos orgánicos por las raíces que actúan como agentes quelantes del al. El centeno es el cereal mas tolerante, tiene un patrón de expresión tipo ii (inducible) y exuda malato y citrato. Dicha tolerancia esta controlada por al menos cuatro loci independientes (alt1, alt2, alt3 y alt4) en los brazos cromosómicos 6rs, 3rs, 4rl y 7rs, respectivamente. Se han descrito genes de tolerancia de las familias almt y mate que son transportadores de malato (almt) y citrato (mate) activados por al, en varias especies vegetales. En centeno hemos identificado el gen scalmt1, ortólogo del gen de trigo taalmt1, que esta totalmente ligado a alt4. El gen scalmt1 se expresa en los ápices radiculares y se induce únicamente por al, mientras que la expresión del gen de trigo es constitutiva (tipo i). La expresión del gen scalmt1 es cinco veces menor en los ápices de las raíces de la línea sensible que en la tolerante. Las secuencias ¿aguas arriba¿ son muy semejantes en plantas tolerantes y sensibles, pero muy diferentes de las del promotor de trigo. Contrariamente a lo esperado, el numero de copias del gen scalmt1 en plantas tolerantes es dos y en las sensibles es cuatro. También, hemos detectado secuencias diana de mirnas en el cdna del gen scalmt1 y una mayor metilación del DNA y las histonas en la línea sensible, de una secuencia palindrómica, semejante a transposones, localizada en el intron 4, lo que sugiere un posible silenciamiento en la regulación de este gen. Hemos identificado el gen scmate2 de centeno en el brazo 7rs, ortólogo del gen hvmate de cebada (transportador de citrato activado por al). A partir de la secuencia del gen sbmate de sorgo (transportador de citrato activado por al) obtendremos su ortólogo en centeno, el gen scmate1. Además, hemos aislado en centeno parte de la secuencia de otro gen de la familia almt, el gen scalmt2 también relacionado con la tolerancia al Al. El objetivo es caracterizar genes de tolerancia al en centeno (scalmt1, scalmt2, scmate1 y scmate2) relacionados con la exudación de ácidos orgánicos, estudiando su regulación, las diferencias entre plantas tolerantes y sensibles y, su patrón de expresión. Por tanto, proponemos los siguientes objetivos en diferentes cultivares y líneas consanguíneas tolerantes y sensibles de centeno: 1) cuantificar el nivel de tolerancia al Al midiendo el crecimiento de las raíces y la exudación de ácidos orgánicos (citrato y malato). 2) aislar, caracterizar y localizar las secuencias codificantes y las que flanquean ¿aguas arriba¿ y ¿aguas abajo¿ los genes scalmt1, scalmt2, scmate1 y scmate2 comparándolas con las de otras especies. 3) estimar el numero de copias de estos genes. 4) estudiar la expresión de los mensajeros de estos genes (scalmt2, scmate1 y scmate2) en diferentes tejidos y condiciones de exposición mediante q-rt-pcr. 5) estudiar la relación entre la exudación de ácidos orgánicos (malato y citrato) y la tolerancia al Al con el numero de copias de estos genes (scalmt1, scalmt2, scmate1 y scmate2), sus secuencias codificantes, reguladoras y su expresión. 6) investigar el papel del silenciamiento génico en la regulación del gen scalmt1 en centeno.

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