Identificación dirigida de genes involucrados en el desarrollo, germinación del polen y la elongación del tubo polínico en Arabidopsis thaliana

Tesis (Bioquímico, Magíster en Bioquímica)El desarrollo del gametofito masculino en plantas es un proceso complejo que culmina con la producción de granos de polen. El conocimiento de los mecanismos moleculares presentes en el desarrollo y en la función del polen es bastante escaso debido a la dificultad para identificar genes esenciales en estos procesos. Actualmente, nuestro laboratorio implementa una estrategia basada en el análisis de perfiles de acumulación de mRNAs en diferentes etapas del desarrollo del polen, para identificar genes candidatos y someterlos a un análisis funcional a través de la caracterización de mutantes. Partiendo con una selección de 157 genes candidatos que se expresan en alguna etapa del desarrollo del polen, que no se expresan en ningún otro tejido y que, por lo tanto, son específicos para el polen, hemos caracterizado plantas mutantes en 114 de ellos. Los análisis fenotípicos incluyen microscopía basada en métodos de tinción de granos de polen para análisis de morfología y desarrollo y la técnica de germinación in vitro para análisis de funcionalidad y estudios de estructura y elongación del tubo polínico. Resultados muestran plantas mutantes con fenotipo aberrante en la elongación del tubo polínico correspondiendo a mutaciones en proteínas del tipo extensinas, pectinesterasas, quinasas, invertasas y de unión a calmodulina entre otras.Male gametophyte development in plants is a complex process that ends with the production of mature pollen grains. In the past years, a few genes encoding proteins required for pollen development and function has been identified in Arabidopsis and other species, however, our knowledge of the molecular actors involved in these essential processes are still very limited. Our laboratory has developed a methodology that, based of expression data, has allowed us to identify candidate genes involved in pollen development and function. Our hypothesis proposes that in the group of genes that are expressed preferentially in the final stages of pollen development, there are an over-representation of genes involved pollen development and function, specifically in pollen germination and pollen tube growth. Our methodology consists on first select candidate genes for functional analysis based on publicly available microarray data, identify mutant plants in candidate genes searching in silico using the data bases available for Arabidopsis and finally characterize the phenotype of mutant plants. Different stains are used to evaluate viability, morphology and metabolism in the developmental stage. Pollen functionality is assayed by in vitro germination assays and pollen tube growth and structure are analyzed by bright field microscopy. From 157 candidate genes found we have characterized 114 of them. Since now, we have identified plants that show alterations in pollen development ( dead pollen production) and others that show alterations in germination and/or pollen tube growth. Genes identified encodes proteins involved in cell signaling, cell wall metabolism and calcium homeostasis, among others