Seminario Micorrizas Biodiversidad Presentación PDF

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Summary

Seminario para la asignatura de Biodiversidad en el primer cuatrimestre,...

Description

Papel de las micorrizas en la terrestrialización de las plantas

Pablo Monfort Lanzas Vicente Oliver Bronchal Raúl Santano Delgado

Tomateras parlanchinas

http://jralonso.es/2010/11/28/tomateras-parlanchinas/

Key words: DMI1, DMI3, embryophyte, evolution, IPD3, land plant, mycorrhiza, symbiosis.

ÍNDICE 1.- Autores 2.- Revista 3.- Palabras clave

4.- Introducción 5.- Material y métodos 6.- Resultados 7.- Discusión 8.- Conclusiones

Bin Bang Departamento de Ecología y Biología Evolutiva, Universidad de Michigan, USA ►

►

280 publicaciones.

►

Ha sido citado en diversas publicaciones 11568 veces.

Pertenece al “Grupo de Meteorología” de la Universidad durante 10 años (1968 – 1978). ►

Fuente: widenermagazine.com

Lie Huey Yeun Universidad de Wisconsin (Departamento de Agronomía). Colaborador Universidad de Columbia. ►

Campo de investigación: Ciencia de Plantas y Animales (Simbiosis, Micorrizas, Medicago Truncatula). ►

Universidad de Wisconsin

Fuente: es.dreamstime.com

►

2 publicaciones.

►

Citado 183 ocasiones por diversos autores.

JIA – YU XUE Estudio en la Universidad Estatal de S. Francisco (California). ►

Pertenece a la Universidad de Nanjing, al departamento de Ciencias Biológicas y Tecnología.

►

Colabora en varios grupos de investigación que se corresponden con artículos publicados sobre: evolución de genes en plantas. ►

Fuente: omicsonline.org

YANG LIU -Universidad de Michigan (USA). Departamento de Ecología y Biología Evolutiva - Tiene una licenciatura en sistemas de gestión de la información por la Universidad de Nainjing (China).

-Coopera activamente en diferentes trabajos científicos de la universidad.

Fuente: egr.msu.edu

JEAN-MICHEL ANÉ -Departamento de Agronomía de la Universidad de Wisconsin, Madison (USA). -Grado en Biología Molecular

- Máster y Doctorado en Biología Celular y Molecular en Plantas. - Colaborador en varias universidades. Profesor investigador en Bioquímica en Toulouse. agronomy.wisc.edu

YING – LONG QIU

-Universidad de Michigan (USA), Departamento de Ecología y Biología Evolutiva. -Afiliado a la Sociedad Botánica de América. - Interviene en 55 artículos

Fuente: sitemaker.umich.edu/qiu.la b

REVISTA

Revista -Título: New Phytologist -DATOS DE LA REVISTA - Especialidad: Botánica. - Editor: Alistair M.Hetherington

- Factor de Impacto: 6.545 - ISI Journal Citation Reports © Ranking: 2013: 9/199 (Plant Sciences) Fuente: http://onlinelibrary.wiley.co m/

- ISSN Online: 1469-8137 - Lugar y año de Nacimiento: Londres, 1902. - Jefatura de redacción: Sarah Lennon

INTRODUCCIÓN

Introducción ¿Qué son las micorrizas? Asociación simbiótica entre las hifas de un hongo y las raíces de una planta. Hipótesis: Se cree que

Imagen que muestra la simbiosis entre las hifas fúngicas y las raíces de la planta. Fuente: http://www.madrimasd.org

2 pruebas a favor de esta hipótesis

representan

Innovación clave en la conquista de la Tierra por las Plantas

Colaboran en la fijación de agua y nutrientes en las células de la raíz. A cambio, el hongo recibe polisacáridos Existen en la mayoría de linajes de plantas terrestres (excepto muchos musgos)

Aparición de fósiles de hongos micorrícicos en el Ordovícico (aparición de plantas terrestres)

Introducción 1º.- Los órganos en plantas vasculares y briofitas no son homólogos estructuralmente Sin , embargo, existen 3 problemas que podrían invalidar la hipótesis inicial

Briofitas son parte del gametofito (n) Plantas vasculares son parte del esporofito (2n) 2º No encontramos fósiles de plantas del Ordovícico con micorrizas.

3º.- Detectadas transferencias de hongos micorrícicos de plantas vasculares a hepáticas

Micorrizas originadas en el ancestro común de plantas vasculares

Gráfico que muestra la aparición de los diferentes clados de plantas vasculares

Introducción -En el estudio se estudiaron las relaciones filogenéticas entre los tres linajes de plantas briofitas: ► Musgos ► Hepáticas ► Antocerotes

- Se comparó FILOGENIA DE ORGANISMOS con FILOGENIA DE GENES -Se detectaron genes simbióticos (compartidos por hongos y plantas) en Medicago truncatula y Lotus japonicus. -Se seleccionaron tres genes (por su alta conservación). Estos genes codificaban para proteínas relacionadas con la transmisión de señales químicas. Los genes eran: DMI1, DMI3 y IPD3

Se comprobó que ESTOS GENES ERAN VITALES PARA LA FORMACIÓN DE LAS MICORRIZAS EN ESTAS DOS ESPECIES Y EN Oryza sativa.

Introducción

Fuente: isv.cnrs-gif.fr

Fuente: jmmulet.naukas.com

Fuente: hiervasyplantasmedicinales .com

Fuente: lookfordiagnosis.com

Metodologia

Metodología Para contrastar las hipótesis se realizaron tres experimentos: - Un análisis filogenético a partir de los genes DMI1, DMI3 e IPD3. - Experimento del rescate de mutantes de especies híbridas. - Experimento de las levaduras híbridas.

Análisis filogenético - El ADN fue extraído mediante el método CTAB -ARN fue extraído mediante el RNeasy Plant Mi Kit.

http://fondos101.com/wallpaper/Ctab/

-Las homologías de los genes fueron ampliado mediante una PCR. -La hebra de cADN fue sintetizada mediante la Superscript III reverse transcriptase.

Análisis filogenético

-Todas las secuencias fueron alineados mediante ClustalX y MEGA4. -El análisis fue mejorado en el portal CIPRES, a través del método de máxima parsimonia

-La secuencia de las Hepáticas fue designada como Grupo Externo. -Estos árboles fueron contrastados mediante las filogenias de las plantas terrestres

Resultados Análisis evolutivos filogenéticos y moleculares ▸

Los

tres

genes

congruente

tomados

con

la

dieron

filogenia

de

una las

filogenia plantas

terrestres.

▸

Determinar el punto de origen de los tres genes por búsquedas BLAST en los genomas de tres algas verdes.

▸

Ninguno estaba presente en sus genomas.

▸

Ningún

homólogo

ancestral

con

los

dominios

funcionales conservados de DMI1, DMI3 e IPD3.

Resultados Análisis evolutivos filogenéticos y moleculares ▸

Sin embargo, el DMI3 está relacionado con la kinasa dependiente de calcio (CDPK).

▸

Las comparación de secuencias de DMI3 y CDPK de las plantas terrestres mostraron que los genes CDPK y DMI3 forman dos clados.

▸

Un clado de la CDPK de las plantas terrestres y otro de

la CDPK de las algas verdes junto el DMI3 de las plantas terrestres.

El gen DMI3 surgió por duplicación génica del CDPK de las algas verdes y ganó una nueva función.

Experimento del rescate de mutantes de especies híbridas

►

Seis briofitas fueron seleccionadas para el experimento:

 Dumortiera hirsuta,  Haplomitrum gibbsiae,  Megaceros aenigmaticus,  Polytrichum juniperinum,  Phaeoceros laevis  Treubia lacunosa

Dumortiera hirsuta

http://bryophytes.plant.siu.edu/imDumortieraHirsuta.html

Polytrichum juniperinum

http://bryophytes.plant.siu.edu/imPolytrichumJuniperinum.html

Haplomitrum gibbsiae

Megaceros aenigmaticus

http://sitemaker.umich.edu/qiu.lab/research_interests http://www.buildingthepride.com/faculty/pgdavison/HornwortFlora.htm

Phaeoceros laevis

http://bryophytes.plant.siu.edu/imPhaeoLaevis.html

Treubia lacunosa

http://www.hiddenforest.co.nz/bryophytes/liverworts/leafy/treubiaceae/treub01.htm

Experimento del rescate de mutantes de especies híbridas

- Todas estas Briofitas forman micorrizas, exceptuando P.juniperinum. - Todos los fragmento de DMI3 cADN fue clonado e introducido en A.rhizogenes por electroporación.

-Los plantones de M.truncatula(Con DMI3 Mutante) fueron modificados cortándoles un fragmento de la raíz, y aplicandoles A.Rhizogenes modificados. http://tropane.lab-q.net/hairy-root-culture

Experimento del rescate de mutantes de especies híbridas 100 esporas de Glomus intraradices fueron aplicadas en la rizosfera de los plantones modificados. -La M.truncatula no modificada fue tomada como control positivo. -Las plantas no transformadas fueron tomada como control negativo.

-Las raíces fueron recogidas y teñidas. The Authors (2009) Journal compilation New Phytologist Trust (2009)

Resultados Experimento de rescate de individuos cruzados ▸

En las especies híbridas truncatula se expresaron Resultado consistente conM. que la mayoría de musgos carecen de micorrizas las secuencias DMI3 de varias hepáticas, musgos

y antocerotes. ▸

Los genes de H. gibbisiae, T. lacunosa (hepáticas) y P. laevis (antocerote) fueron capaces de rescatar a

los mutantes M. truncatula, formando vesículas y arbúsculos. El DMI3 de P. laevis rescató incluso parcialmente la nodulación. ▸

Sin embargo, el gen de P. juniperinum (musgo) falló en el rescate micorrícico de la planta mutante.

Experimento de las levaduras híbridas

Cuatro briofitas fuero empleadas en este experimento: Haplomitrum gibbsiae

H.gibbsiae M.aenigmaticus P.jumiperinum Phaeoceros laevis

http://sitemaker.umich.edu/qiu.lab/research_interests

Polytrichum juniperinum

Megaceros aenigmaticus

http://www.buildingthepride.com/faculty/pgdavison/HornwortFlora.htm

Phaeoceros laevis

http://bryophytes.plant.siu.edu/imPolytrichumJuniperinum.html

http://bryophytes.plant.siu.edu/imPhaeoLaevis.html

Experimento de las levaduras híbridas -El fragmento completo del cADN de DMI3 fue insertado en una serie de vectores e introducido en la levadura. -El mismo proceso fue llevado a cabo para la IPD3 de M.truncatula. -El cADN de M.truncatula fue tomado como control positivo. Mientras que, los vectores vacio fueron tomados como control negativo. - Las levaduras modificadas fueron disueltas para obtener diferentes concentraciones.

Resultados Ensayo de las levaduras híbridas ▸

Selección purificadora genes Las proteínas DMI3 para de los H. tres gibbisiae,

M.

en la mayoríay del árbol. pudieron interactuar con aenigmaticu P. laevis ▸

Conproteínas la excepción de los. musgos, las IPD3de delaM.rama truncatula

▸

P. juniperinum no pudo. La proteína donde los DMI3 genesdeestaban bajo selección positiva. Los musgos carecen de micorrizas Resultado de la divergencia funcional

Conclusión ▸

Gracias a copias homólogas en el ancestro común de las plantas terrestres, los tres genes están presentes en casi todos sus linajes. Han sido heredados verticalmente durante la evolución de las Embryophytas como demuestra la correspondencia entre sus filogenias.

▸

La hipótesis del cambio de huésped requiere pruebas de transferencia horizontal, hecho no apoyado por los datos obtenidos.

▸

Las funciones de estos tres genes sobre el control de la simbiosis planta-hongo ha sido conservada mayoritariamente como corroboran la selección purificadora actuando en los tres genes y la alta conservación de los dominios funcionales de las tres proteínas.

▸

La carencia de alguna duplicación antigua también corrobora este hallazgo, pues las duplicaciones a veces resultan en diversificación funcional.

Conclusión ▸

La simbiosis de micorrizas arbusculares ocurre entre unas 150 especies de hongos micorrícicos y una gran mayoría de las 300.000 especies de plantas terrestres. El espacio evolutivo de estos genes puede haber sido regido por el pequeño número de especies de hongos glomerales, los cuales no han diversificado mucho.

▸

Estos genes micorrícicos han grabado un camino que ha servido de guía para posteriores

simbiosis.

Conclusión ▸

El origen de las plantas terrestres fue uno de los mayores eventos en la historia de la vida y la simbiosis micorrícica tuvo un papel importante en él.

▸

Pruebas que lo muestran:

▪

El descubrimiento de fósiles de hongos glomerales y briofitas en el Ordovícico.

▪

La observación de micorrizas en fósiles de las plantas prevasculares del Devónico temprano.

▸

▪

La demostración de estructuras micorrícicas en tallo y rizoides de hepáticas y antocerotes.

▪

El registro de la amplia dispersión de las micorrizas a lo largo de las plantas.

▪

Pruebas moleculares evolutivas y funcionales de los experimentos.

Por tanto, la antigüedad de la simbiosis planta-hongo puede ser estimada en 480 millones de años

dada la edad de los fósiles más viejos de las primeras plantas terrestres.

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