3.06 Tesis doctorado

Permanent URI for this collection

https://repositorio.uc.cl/handle/11534/3286

Browse

Now showing 1 - 8 of 8

Análisis del rol de la cutícula en la defensa de la vid ante el hongo necrotrófico Botrytis cinerea
(2022) Meyer Regueiro, Carlos José; Arce Johnson, Jorge Patricio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
La cutícula es la estructura más externa de todos los tejidos aéreo de los organismos vegetales, por esta razón se encuentra en contacto inmediato con el medio circundante, interactuando con las distintas señales ambientales. Particularmente, es esta estructura la primera barrera que deben sobrepasar los patógenos fúngicos para colonizar el tejido aéreo vegetal. Por esta razón, su rol en la interacción planta-patógeno ha tomado relevancia en los últimos años. Se han propuesto tres mecanismos hipotéticos que podrían explicar las funciones de la cutícula en la interacción planta hongo: (1) Barrera física que impide la penetración del patógeno, (2) fuente de compuestos que afectan el desarrollo del hongo y (3) fuente de efectores percibidos tempranamente por la planta. Dentro del género Vitis, híbridos V. vinifera x V. labrusca presentan mayor grado de resistencia a este patógeno que su contraparte V. vinifera. Basados en la comparación de los componentes de la cutícula de ambas especies se determinó que en los cultivares derivados de V. labrusca existe una mayor acumulación de ácido ursólico, ácido olenólico y heintriacotano, moléculas que otorgan resistencia al hongo al ser asperjadas sobre bayas susceptibles. Este proyecto plantea estudiar la interacción entre B. cinerea y V. vinifera (híbridos V. vinifera x V. Labrusca) para contribuir a dilucidar cuál es el mecanismo de resistencia mediado por las ceras de la cutícula, a través de la caracterización de aspectos fisiológicos del ciclo infectivo del hongo en bayas de vid para dilucidar el componente principal de la resistencia a B. cinerea.
Characterization of the MYB60 Gene of Phaseolus vulgaris and its Role in Regulating Stomatal Aperture
(2024) Martínez Barradas, Vera Isabel; Arce Johnson, Jorge Patricio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Agronomía e Ingeniería Forestal
In this thesis the Phaseolus vulgaris MYB60 gene was characterized, and it is pointed as a promising candidate to improve its tolerance to drought stress. The specific objectives were: Characterize the ‘Zorzal’ cultivar physiological and yield response to drought stress in greenhouse. Identify, clone, and characterize the MYB60 gene of Phaseolus vulgaris orthologous to Arabidopsis thaliana including its coding region and promoter. Establish an in vitro regeneration protocol for the “Zorzal” common bean cultivar and design gRNAs that can be furtherly used for its edition. Zorzal presented physiological traits associated with drought tolerance. However, these traits are insufficient to maintain a stable yield under severe drought stress at the pre-flowering stage.Phaseolus vulgaris has a PvMYB60 ortholog gene to the MYB60 of Arabidopsis thaliana, with stomata-specific expression that is involved in promoting stomatal aperture.An in vitro regeneration method was developed that allows successful fertile plant regeneration of ‘Zorzal’ common bean by direct organogenesis from embryonic axis and embryonic apical meristem explants, with regeneration rates of 58.3 and 21.1% respectively, that together with the designed gRNAs provide a potential tool for genetic manipulation of Zorzal cultivar and common bean in general.
Estudio de los genes VvBSL1 y VvBSL2, que codifican para putativos factores de transcripción, en la respuesta a estrés en Vitis vinifera L.
(2014) Serrano Acevedo, Jennyfer Scarlett; Arce Johnson, Jorge Patricio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
Vitis vinifera L., es una especie extensivamente cultivada a lo largo de Chile y está expuesta a condiciones de estrés biótico y abiótico muy diversas. Parte importante de los mecanismos adaptativos que permiten a las plantas responder a estrés dependen de cambios transcripcionales. En esta tesis se identificaron dos genes pertenecientes a la familia de factores de transcripción R2R3MYB en V. vinifera, nombrados como VvBSL1 y VvBSL2 por su alta homología con genes de otras especies relacionados a la respuesta tanto a estrés biótico como abiótico. Utilizando RT-PCR en tiempo real, se determinó que VvBSL1 es inducido tanto por la infección por Botrytis cinerea, Grapevine leafroll-associated virus 3 (GLRaV-3) y salinidad. Esto sugiere que VvBSL1 podría constituir un punto de convergencia para la respuesta a estrés biótico y abiótico. Adicionalmente, los niveles de transcrito de VvBSL2 son aumentados en estrés abiótico como elevada radiación UV-B y salinidad.
Hormonal regulation during initial berry development in grapevine.
(2013) Godoy Santin, María Francisca; Arce Johnson, Jorge Patricio; Lauvergeat, Virginie; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
Vitis vinifera es una de las especies más cultivadas del mundo, La mayor parte de la investigación se ha centrado en la maduración del fruto, y se conoce poco de los estados iniciales del desarrollo de la baya, el cual comprende las primeras dos semanas después de la floración. Durante esta fase ocurren procesos clave: polinización, fertilización y cuaja, los cuales darán lugar a un fruto semillado. La cuaja se define como un rápido crecimiento del ovario producto de la polinización y fertilización. Debido a que la cuaja ha sido descrita como una de las etapas más sensibles a distintos tipos de estrés durante el desarrollo completo del fruto, esta investigación se enfocó en identificar los principales factores que la determinan.En este trabajo se han realizado análisis de expresión global y perfil hormonal para dilucidar los principales factores que afectan a la cuaja. El análisis de RNA-seq fue realizado en cuatro puntos entre polinización y cuaja, revelando patrones dinámicos transientes durante el desarrollo del fruto. Interesantemente, la expresión de un importante número de genes se encontraba reprimida después de la fertilización. El perfil hormonal indicó que las giberelinas eran las hormonas activas con niveles más altos durante antesis, mientras que auxina, trans-zeatina y ABA mostraron niveles más altos durante la cuaja. Estos resultados podrían indicar un nuevo modelo del desarrollo inicial del fruto, diferente a los previamente descritos en otras especies de estudio como tomate y Arabidopsis.Para poder confirmar la función de algunas hormonas seleccionadas presentes durante el desarrollo inicial del fruto, se inhibió la síntesis de giberelinas mediante el compuesto Paclobutrazol, y por otro lado, la inhibición de las respuestas inducidas por auxina mediante el tratamiento con IAA-Trp. Estos estudios demostraron que tanto la división celular como el desarrollo del mesocarpo se vieron fuertemente afectados, confirmando que ambas hormonas son críticas para el establecimiento de la cuaja en vid. En conjunto, los datos de transcriptoma y perfil hormonal proveen por primera vez patrones dinámicos de expresión génica que pueden ser asociados a biosíntesis de hormonas, y el efecto de éstas en el desarrollo del mesocarpo durante los estadíos iniciales del fruto de vid. Además se demuestra que la presencia, así como el crosstalk entre auxinas y giberelinas es crucial para el establecimiento de la cuaja en vid.
Identification and characterization of the biosynthesis, perception and signaling pathway of Brassinosteroids during the development of Vitis Vinifera L.
(2020) Parada Ramírez, María Francisca; Arce Johnson, Jorge Patricio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
La vid (Vitis vinifera L.) es una de las especies de plantas más cultivadas en el mundo. Dentro de las prácticas agronómicas para su cultivo y mejoramiento se encuentran la poda y el uso de portainjertos y de reguladores del crecimiento. En los últimos años ha surgido el interés por el estudio de los brasinoesteroides (BRs) en esta especie. Estos son una familia de hormonas vegetales derivadas de esteroles que regulan procesos fisiológicos tales como respuestas a estrés biótico y abiótico, desarrollo de estomas, control de la senescencia, entre otros. El mayor efecto biológico es la promoción del crecimiento mediante división y expansión celular. En el caso de las vides, se ha analizado uno de los genes de biosíntesis denominado VvBR6OX1 mediante complementación funcional en plantas de tomate. Además, se ha reportado la acumulación de los BRs biológicamente activos castasterona y 6-deoxocastasterona en bayas de vid. Hasta el momento, genes asociados a la ruta de percepción o señalización de BRs no han sido caracterizados en vides. En análisis bioinformáticos del genoma de referencia de Vitis vinifera L. fueron encontrados modelos génicos con homología a genes descritos en Arabidopsis para las rutas de biosíntesis, percepción y señalización. Esto sugiere que estas serían vías al menos parcialmente conservadas entre estas dos especies. En esta tesis, se utilizaron distintos tejidos de plantas de vides para cuantificar los niveles endógenos de BRs. Se cuantificó diez distintos compuestos con un patrón de acumulación tejido específica. Además, se obtuvo el perfil de expresión de los genes de la ruta de biosíntesis de BRs. No existe una correlación directa entre la acumulación de transcritos y metabolitos, lo que podría dar cuenta de la complejidad de la ruta de biosíntesis y su regulación. Por otra parte, se realizaron tratamientos de bayas en el campo con 24-epibrasinólido y B2000 (análogo de BRs). Se determinó que ambos compuestos generan incremento en el tamaño de las bayas durante la etapa temprana (Fase I de crecimiento). Estos cambios implican incremento en el tamaño de las células como pudo observarse en los estudios histológicos. Considerando que para la regulación de diversos procesos fisiológicos se ha descrito interacción entre distintas hormonas vegetales, en este trabajo se cuantificaron citoquininas en las bayas tratadas en el campo con BRs. Se determinó que algunos de los tratamientos promueven el metabolismo de citoquininas, ya sea de compuestos bioactivos, intermediarios ribósidos o inactivos glucosilados, generando cambios en el contenido y composición de estos. Para entender de mejor forma los cambios generados por BRs en las bayas tratadas, se analizó la expresión de genes de las rutas de biosíntesis, percepción y señalización encontrando claros patrones de inducción general de la expresión en fases tempranas y de represión en fases tardías post-tratamiento. Además, BRs reprimieron la expresión de genes del ciclo celular codificantes para ciclinas y quinasas dependientes de ciclinas, mientras que promovieron la expresión de un gen que codifica para expansinas. Estos resultados en conjunto muestran una compleja regulación del crecimiento en fases tempranas de crecimiento de bayas tratadas con brasinoesteroides los que alterarían el metabolismo hormonal y la acumulación de transcritos. Finalmente, para caracterizar las rutas de percepción y señalización se obtuvo el perfil de expresión de los genes encontrados en los análisis bioinformáticos. Con estos datos y considerando que la quinasa BIN2 es un regulador clave en señalización de BRs así como una conexión con distintas rutas como las de auxinas, ácido abscísico, desarrollo de raíces laterales y estomas, es que se decidió continuar la caracterización de este gen. Para ello VvBIN2.1 fue amplificado y clonado en un vector de clonación obteniéndose una secuencia consenso. Se realizó un análisis de dominios presentes en la proteína que sería generada, así como un estudio de filogenia, determinando que dos de los modelos génicos que codificarían para BIN2 de vides agrupan en el mismo clado que la proteína homóloga de Arabidopsis. Luego de esto, se realizó la construcción que permitió transformar plantas de Arabidopsis con VvBIN2.1 para realizar estudios funcionales. Los resultados obtenidos sugieren fuertemente un rol en el crecimiento para este gen de vides. El desarrollo de esta tesis doctoral generó un aporte al conocimiento sobre las funciones de los brasinoesteroides en vides, mediante la caracterización de genes pertenecientes a la vía de biosíntesis, percepción y señalización de esta hormona, y la cuantificación de distintos metabolitos pertenecientes a esta familia de fitohormonas.
Identification and evaluation of genes involved in seed development and seedlessness phenotype in Vitis viniera L.
(2019) Poblete Rey, Evelyn Andrea; Arce Johnson, Jorge Patricio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
Las semillas, desarrolladas a partir de los óvulos florales, son estructuras con una importante función biológica, ya que permiten que las plantas puedan generar descendencia. La formación de los óvulos y las semillas, son por lo tanto, procesos complejos en el que participan múltiples genes. La apirenia es un fenotipo caracterizado por la presencia de frutas sin semillas, con muy pocas semillas o con trazas seminales. Esta característica es altamente deseada por los consumidores de fruta. Vitis vinifera L. es uno de los cultivos más importantes económicamente a nivel mundial. Naturalmente, las bayas de vid apirénicas se generan por dos mecanismos, Partenocarpia y Estenoespermocarpia, en los cuales se producen uvas sin semillas o con rudimentos seminales, respectivamente. Ambos mecanismos son el resultado de algún defecto ocurrido en etapas tempranas del desarrollo de la flor o la baya de vid. El desarrollo del óvulo/semilla y el fenotipo de apirenia en V. vinifera, es un proceso que ha sido escasamente estudiado. Se cree que al igual que en otras especies como Arabidopsis thaliana, este es un proceso complejo en el cual participarían múltiples genes. A la fecha sólo han sido sugerido algunos genes candidatos , de los cuales sólo 3 han sido caracterizados. Previamente, se realizó un análisis transcripcional masivo en nuestro laboratorio, utilizando tejido de flores y bayas jóvenes de vid, el cual permitió identificar genes candidatos que presentaron perfiles de expresión diferencial entre plantas con bayas semilladas y apirénicas. En este contexto, la investigación realizada en esta tesis, consistió en caracterizar cuantitativamente el perfil de expresión de los genes candidatos que codifican para factores de transcripción putativos como VvAGL6_1, VvAGL6_2, VvAIL5, VvINO, o el correpresor transcripcional VvLUG, en el desarrollo temprano de la baya de vid y posteriormente, en determinar si alguno de estos genes afecta la formación de la semilla en la planta modelo Arabidopsis thaliana. El estudio realizado permitió la identificación de dos genes, VvAIL5 y VvINO, los cuales presentan una acumulación diferencial de transcritos entre individuos con fenotipo semillado/apirénico. En flores pre-polinizadas ambos genes exhibieron una disminución en la cantidad de transcritos en vides apirénicas, con respecto a vides semilladas. Por otra parte, en el estado de frutos en cuaja, sólo el gen VvINO exhibió disminución de los niveles de transcrito en bayas apirénicas en comparación a bayas semilladas. Estos resultados sugieren que existe una correlación entre una menor expresión de VvAIL5 y VvINO y el desarrollo de bayas apirénicas, y a su vez, que ambos genes podrían contribuir a la formación de la semilla, participando en diferentes etapas del desarrollo de la flor y la baya. Posteriormente, se seleccionó y evaluó la funcionalidad del gen VvINO, mediante expresión ectópica en la planta modelo Arabidopsis thaliana. A través del análisis in silico de la secuencia genómica de VvINO, se identificó múltiples elementos regulatorios en la región promotora que sugieren una interacción de este gen con otros factores de transcripción, así como regulaciones a nivel hormonal. Finalmente, se obtuvieron plantas de Arabidopsis sobreexpresoras de VvINO, las cuales presentaron silicuas más grandes y con un mayor número de semillas en comparación a las wild type. Estos resultados, en conjunto con trabajos previamente publicados, permiten sugerir que VvINO afecta la formación del primordio del óvulo y por lo tanto, influye en el número total de las semillas en frutos maduros de Arabidopsis thaliana. Los resultados generados en el marco de esta investigación constituyen una primera aproximación al estudio de genes de Vitis vinifera, candidatos a participar en el desarrollo reproductivo de la semilla, tema que hasta el momento ha sido escasamente estudiado. Así, este trabajo deja abiertas nuevas interrogantes para profundizar en el estudio de estos genes a futuro, lo que sin duda contribuirá a lograr una comprensión más acabada sobre los mecanismos moleculares y genéticos involucrados en la formación de la semilla en vid.
Metabolic and hormonal characterisation of plant growth-promoting effect of Paraburkholderia phytofirmans PsJN in Arabidopsis thaliana
(2021) Riquelme del Río, Brenda Olivia; Arce Johnson, Jorge Patricio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
Paraburkholderia phytofirmans PsJN es una rizobacteria promotora del crecimiento de plantas (Plant Growth-Promoting Rhizobacterium; PGPR), capaz de colonizar la rizósfera, rizoplano y endósfera de diferentes plantas, estableciendo una relación mutualista con éstas. Se ha descrito que la cepa PsJN mejora el crecimiento de varias plantas, generando en éstas efectos como: mayor número de raíces laterales y pelos radiculares, aumento en el peso fresco, y aceleramiento del ciclo de vida. Se han propuesto una serie de mecanismos para explicar la forma en la cual esta PGPR es capaz de mejorar el crecimiento de las plantas, los cuales han sido atribuidos a ciertos genes cuyas funciones putativas corresponden a enzimas de detoxificación, sistemas de secreción y modulación hormonal, entre otras. En este sentido, el rol de PsJN en la regulación hormonal es unos de los mecanismos más estudiados. Lo anterior, debido a su capacidad de sintetizar y degradar auxina, y expresar la enzima ACC desaminasa, la cual cataliza la degradación de 1- aminociclopropano-carboxilato, el precursor inmediato de etileno. Además, se ha propuesto que PsJN puede proteger a las plantas de condiciones de estrés biótico y abiótico, a través de la activación de resistencia sistémica inducida (ISR) y tolerancia sistémica inducida (IST). Estas respuestas han sido asociadas con cambios transcripcionales en genes de rutas hormonales de la planta tales como, jasmonato, etileno, ácido salicílico y ácido abscisíco, permitiendo que ésta responda rápidamente mediante adaptaciones metabólicas y fisiológicas a condiciones de estrés. Debido a su complejidad, el crecimiento y desarrollo de la planta son el resultado de un sistema fino de regulación que incorpora la interacción de señales internas y ambientales tales como luz, temperatura, nutrientes, agua, fitohormonas, metabolitos, e interacciones bióticas, entre otras. Sin embargo, poco se sabe sobre cómo esta PGPR es percibida por las plantas, y cómo esta información es procesada e integrada en la regulación del crecimiento y desarrollo de estas. En este contexto, esta tesis tuvo como objetivo realizar la caracterización metabólica y hormonal de la planta tras los efectos fenotípicos que ejerce PsJN en la promoción del crecimiento de tejido aéreo vegetativo, utilizando como modelo a Arabidopsis thaliana. Para este propósito, se estudió si los efectos producidos por PsJN en la planta están relacionados con la disponibilidad de carbono, para determinar su posible rol en la regulación del crecimiento a través del metabolismo primario. Además, se analizó el metabolismo secundario y rutas hormonales en la planta, para determinar la contribución de PsJN en la promoción de crecimiento vegetativo de tejido aéreo en Arabidopsis. Mediante el análisis fenotípico del desarrollo vegetativo de tejido aéreo, se logró establecer que PsJN tiene un mayor efecto en crecimiento de la roseta cuando las plantas son sometidas a un régimen de baja disponibilidad de carbono, utilizando fotoperiodo de día corto. También, se observó que PsJN acelera el proceso de emergencia de hojas verdaderas, sin afectar la tasa de germinación de las semillas. Por otra parte, se determinó que el aumento del tamaño de la roseta en respuesta a PsJN está dado principalmente por una mayor expansión celular y elongación de las hojas. Asimismo, a través del análisis molecular de rosetas de Arabidopsis en el mismo estadío de desarrollo vegetativo, de plantas crecidas en presencia y ausencia de PsJN, se observó una acumulación diferenciada de metabolitos secundarios y transcritos relacionados a rutas hormonales de la planta, los que están asociados al crecimiento celular, desarrollo de las hojas y el priming. Este estudio corresponde al primer reporte que describe algunos de los mecanismos moleculares involucrados en la promoción del crecimiento aéreo vegetativo de Arabidopsis gatillado por PsJN. Además, los hallazgos de este estudio muestran que PsJN induce rutas hormonales asociadas a priming, las que estarían relacionadas con la capacidad de activar ISR e IST frente a condiciones de estrés biótico y abiótico en Arabidopsis.
Participación de glucosa en el proceso de maduración del fruto de vitis vinifera, a través de la regulación de la biosíntesis de antocianinas y el transporte polar de auxina.
(2014) Serrano Canales, Alejandra Rita de Lourdes; Arce Johnson, Jorge Patricio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
El desarrollo del fruto de vid, baya carnosa derivada del ovario de la flor, puede dividirse en tres etapas, dentro de las cuales ocurre una serie de cambios fisiológicos y bioquímicos que permiten al fruto acumular diferentes solutos y diferenciarse en distintos tejidos tales como piel, pulpa y semilla. La etapa I es un periodo de formación y se caracteriza por tener una elevada tasa de expansión y división celular que permite el aumento exponencial del tamaño del fruto y también establecer el número total de células que formarán parte de él. En la etapa II no hay incremento del tamaño, sin embargo hacia el final de esta ocurre un aumento exponencial de glucosa y fructosa, principales azúcares que forman parte del fruto. Coincidentemente, en este mismo periodo del desarrollo en el cual comienza la acumulación de estas hexosas, se inicia la síntesis de antocianinas, metabolitos secundarios pertenecientes al grupo de los flavonoides, que otorgan coloración a las bayas de variedades tinta. Este momento se conoce como pinta y marca el inicio de la etapa III o maduración.

Browse

Browsing 3.06 Tesis doctorado by Author "Arce Johnson, Jorge Patricio"

Results Per Page

Sort Options