Abstract:
Los carotenoides son pigmentos orgánicos producidos en plantas y algunas
bacterias y hongos. En humanos y animales son obtenidos desde la dieta y
cumplen importantes roles fisiológicos como precursores de vitaminas y
antioxidantes. En la industria son usados como colorantes y suplementos que
son incorporados en alimentos y cosméticos, por lo que existe un gran interés en
fuentes naturales de estos pigmentos. En plantas, el primer paso clave de la ruta
de biosíntesis de carotenoides es catalizado por la enzima fitoeno sintasa (PSY).
En Arabidopsis thaliana, esta enzima es codificada por un gen de copia única,
sin embargo, la existencia de familias de genes PSY se ha documentado en
varias especies cultivables como arroz, maíz y tomate, entre otras. En estas
especies, la subfuncionalización de los parálogos de PSY proporciona un
mecanismo que permite la acumulación de altos niveles de carotenoides en los
tejidos no fotosintéticos (flores y frutos por ejemplo), sin efectos fisiológicos
negativos para los demás tejidos de la planta. En este estudio, nuestro objetivo
fue determinar si existía una familia de genes PSY en Brassica napus (AACC) y
la especies diploides con los genomas parentales Brassica rapa (AA) y Brassica
oleracea (CC). Basados en información de sintenia entre los genomas
estrechamente relacionados de Arabidopsis thaliana, B. rapa y B. oleracea se
identificaron 6 regiones putativas en B. napus que contendrían genes PSY,
correspondiendo 3 a cada genoma parental. Utilizando una estrategia de PCR
solapante, hemos clonado e identificado 3 parálogos en B. rapa, 3 en B.
oleracea y 6 en B. napus. La existencia de esta familia de genes PSY se
confirmó mediante DNA-SSCP y análisis de Southern-blot. Posteriormente, se
analizó su perfil de expresión mediante RT-PCR detectándose la expresión de al
menos un parálogo, aunque a diferentes niveles, en todos los tejidos estudiados.
Para determinar la existencia de subfuncionalización entre los distintos
parálogos, se realizó un análisis de cDNA-SSCP, el cual reveló que en las tres
especies de Brassica estudiadas, al menos uno de los parálogos de PSY se
expresa preferentemente en pétalos. Los antecedentes generados en este
trabajo sugieren la existencia de una vía de síntesis de carotenoides específica
de los cromoplastos en Brassica. El conocimiento de este estudio ayudará en el
futuro desarrollo de cultivares transgénicos y/o convencionales enriquecidos en
carotenoides y confirma a Brassica como un modelo adecuado para el estudio
de la subfuncionalización de genes parálogos en poliploides.