Sobreexpresión del gen Head date 1 (Hd1): una adaptación de la hierba antártica al ingreso de guano de colonias de Macronectes giganteus en la Antártida

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v11i4.27208

Palabras clave:

Estrés abiótico; Amonio; Guano; Aves marinas; Petrel gigante.

Resumen

La biodiversidad antártica, además de la composición de especies, también comprende las interacciones entre la fauna y la flora. Meripilus giganteus Karst es una de las especies que ocupa las áreas libres de hielo de la Antártida para su reproducción. El musgo Sanionia uncinata (Hedw.) Loeske y la hierba Deschampsia antarctica Desv., Comunes en la Antártida con otras especies, forman vastas formaciones verdes y están asociados con áreas de reproducción de aves marinas. Estos lugares son grandes depósitos de guano, debido a la gran cantidad de aves que se reúnen en las colonias. Con este gran aporte de guano, el suelo se convierte en un depósito de minerales, principalmente nitrógeno disponible en forma de amonio y nitrato. El problema es que no todas las especies vegetales toleran grandes cantidades de estas sustancias, ya que diferentes especies vegetales muestran tendencias en los mecanismos de tolerancia al estrés amónico, lo que ya ha sido probado a nivel molecular. El objetivo de este estudio fue investigar la influencia de las colonias reproductoras de aves marinas en las poblaciones de plantas en las islas Shetland del sur de la Antártida desde una perspectiva molecular. A partir del análisis de las muestras recolectadas utilizando el enfoque RNA-Seq y qRT-PCR, fue posible identificar un único gen diferencial y expresado significativamente en D. antarctica. El genLOC_Os06g16380 entre los tratamientos muestreados (control, 1 m 10 m), mostró mayor expresión, acercándose a los sitios de reproducción de M. giganteus. Nuestros resultados sugieren que Hd1 está asociado con la entrada de guano en las plantas relacionadas con el estrés, ya que el análisis del suelo demostró una mayor concentración de nitrógeno mineral disponible cerca de las áreas de reproducción de aves marinas.

Citas

Alberdi, M., Bravo, L. A., Gutiérrez, A., Gidekel, M., & Corcuera, L. J. (2002). Ecophysiology of Antarctic vascular plants. Physiologia Plantarum, 115(4), 479-486.

Barcikowski, A. D. A. M., Czaplewska, J., Giełwanowska, I., Loro, P. A. W. E. L., Smykla, J. E. R. Z. Y., & Zarzycki, K. A. Z. I. M. I. E. R. Z. (2001). Deschampsia antarctica (Poaceae)–the only native grass from Antarctica. Studies on grasses in Poland. Kraków: W. Szafer Institute of Botany, Polish Academy of Sciences, 367-377.

Blackall, T. D., Wilson, L. J., Theobald, M. R., Milford, C., Nemitz, E., Bull, J., ... & Sutton, M. A. (2007). Ammonia emissions from seabird colonies. Geophysical Research Letters, 34(10).

Bloom, A. J., Sukrapanna, S. S., & Warner, R. L. (1992). Root respiration associated with ammonium and nitrate absorption and assimilation by barley. Plant Physiology, 99(4), 1294-1301.

Bloom, A. J., Jackson, L. E., & Smart, D. R. (1993). Root growth as a function of ammonium and nitrate in the root zone. Plant, Cell & Environment, 16(2), 199-206.

Bredemeier, C., & Mundstock, C. M. (2000). Regulation of nitrogen absortion and assimilation in plants. Ciência Rural, 30(2), 365-372.

Caldana, C., Scheible, W. R., Mueller-Roeber, B., & Ruzicic, S. (2007). A quantitative RT-PCR platform for high-throughput expression profiling of 2500 rice transcription factors. Plant Methods, 3(1), 1-9.

Copello, S., Quintana, F., & Pérez, F. (2008). Diet of the southern giant petrel in Patagonia: fishery-related items and natural prey. Endangered Species Research, 6(1), 15-23.

Edwards, J. A., & Smith, R. I. (1988). Photosynthesis and respiration of Colobanthus quitensis and Deschampsia antarctica from the maritime Antarctic. British Antarctic Survey Bulletin, 81, 43-63.

Fangmeier, A., Hadwiger-Fangmeier, A., Van der Eerden, L., & Jäger, H. J. (1994). Effects of atmospheric ammonia on vegetation—a review. Environmental pollution, 86(1), 43-82.

Gimingham, C. H., & Smith, R. I. (1971). Growth form and water relations of mosses in the maritime Antarctic. British Antarctic Survey Bulletin, 25, 1-21.

Goff, L., Trapnell, C., & cummeRbund, K. D. (2012). Analysis, exploration, manipulation, and visualization of cufflinks high-throughput sequencing data. R package version, 2(1).

Hebel, I., Galleguillos, C., Jaña, R., & Dacasa-Rüdinger, M. D. (2012). Early knowledge of Antarctica’s vegetation: Expanding past and current evidence. Revista Chilena de Historia Natural, 85(4), 409-418.

Hebert, C. E., Weseloh, D. V., Gauthier, L. T., Arts, M. T., & Letcher, R. J. (2009). Biochemical tracers reveal intra-specific differences in the food webs utilized by individual seabirds. Oecologia, 160(1), 15-23.

Jain, M., Nijhawan, A., Tyagi, A. K., & Khurana, J. P. (2006). Validation of housekeeping genes as internal control for studying gene expression in rice by quantitative real-time PCR. Biochemical and biophysical research communications, 345(2), 646-651.

Kojima, S., Takahashi, Y., Kobayashi, Y., Monna, L., Sasaki, T., Araki, T., & Yano, M. (2002). Hd3a, a rice ortholog of the Arabidopsis FT gene, promotes transition to flowering downstream of Hd1 under short-day conditions. Plant and cell physiology, 43(10), 1096-1105.

Lee, H., Lee, Y. K., Yim, J. H., Lee, H. K., Kim, I. C., & Cho, H. H. (2008). Expressed sequence tag analysis of Antarctic hairgrass Deschampsia antarctica from King George Island, Antarctica.

Lee, J., Noh, E. K., Choi, H. S., Shin, S. C., Park, H., & Lee, H. (2013). Transcriptome sequencing of the Antarctic vascular plant Deschampsia antarctica Desv. under abiotic stress. Planta, 237(3), 823-836.

Lud, D., Moerdijk, T. C. W., Van de Poll, W. H., Buma, A. G. J., & Huiskes, A. H. L. (2002). DNA damage and photosynthesis in Antarctic and Arctic Sanionia uncinata (Hedw.) Loeske under ambient and enhanced levels of UV‐B radiation. Plant, Cell & Environment, 25(12), 1579-1589.

Mendonça, E., La Scala, N., Panosso, A. R., Simas, F. N., & Schaefer, C. E. (2011). Spatial variability models of CO2 emissions from soils colonized by grass (Deschampsia antarctica) and moss (Sanionia uncinata) in Admiralty Bay, King George Island. Antarctic Science, 23(1), 27-33.

Park, J. S., Ahn, I. Y., & Lee, E. J. (2012). Influence of soil properties on the distribution of Deschampsia antarctica on King George Island, Maritime Antarctica. Polar biology, 35(11), 1703-1711.

Park, J. H., Day, T. A., Strauss, S., & Ruhland, C. T. (2007). Biogeochemical pools and fluxes of carbon and nitrogen in a maritime tundra near penguin colonies along the Antarctic Peninsula. Polar Biology, 30(2), 199-207.

Park, S. J., Kim, S. L., Lee, S., Je, B. I., Piao, H. L., Park, S. H., ... & Han, C. D. (2008). Rice Indeterminate 1 (OsId1) is necessary for the expression of Ehd1 (Early heading date 1) regardless of photoperiod. The Plant Journal, 56(6), 1018-1029.

Parnikoza, I., Kozeretska, I., & Kunakh, V. (2011). Vascular plants of the Maritime Antarctic: origin and adaptation. American Journal of Plant Sciences, 2(03), 381.

Petry, M. V., Petersen, E. S., Scherer, J. D. F. M., Krüger, L., & Scherer, A. L. (2010). Notas sobre a ocorrência e dieta de Macronectes giganteus (Procellariiformes: Procellariidae) no Rio Grande do Sul, Brasil. Revista Brasileira de Ornitologia, 18(3), 237-239.

Petry, M. V., da Silva Fonseca, V. S., Krüger-Garcia, L., da Cruz Piuco, R., & Brummelhaus, J. (2008). Shearwater diet during migration along the coast of Rio Grande do Sul, Brazil. Marine Biology, 154(4), 613-621.

Raven, J. A., & Edwards, D. (2001). Roots: evolutionary origins and biogeochemical significance. Journal of experimental botany, 52(suppl_1), 381-401.

Riddick, S. N., Dragosits, U., Blackall, T. D., Daunt, F., Wanless, S., & Sutton, M. A. (2012). The global distribution of ammonia emissions from seabird colonies. Atmospheric Environment, 55, 319-327.

Dos Santos, I. R., Silva-Filho, E. V., Schaefer, C., Sella, S. M., Silva, C. A., Gomes, V., ... & Van Ngan, P. (2006). Baseline mercury and zinc concentrations in terrestrial and coastal organisms of Admiralty Bay, Antarctica. Environmental Pollution, 140(2), 304-311.

Smykla, J., Wołek, J., & Barcikowski, A. (2007). Zonation of vegetation related to penguin rookeries on King George Island, Maritime Antarctic. Arctic, Antarctic, and Alpine Research, 39(1), 143-151.

Schmitz, D., Putzke, J., de Albuquerque, M. P., Schünemann, A. L., Vieira, F. C. B., Victoria, F. D. C., & Pereira, A. B. (2018). Description of plant communities on Half Moon Island, Antarctica. Polar Research, 37(1), 1523663.

Sonoda, Y., Ikeda, A., Saiki, S., Wirén, N. V., Yamaya, T., & Yamaguchi, J. (2003). Distinct expression and function of three ammonium transporter genes (OsAMT1; 1–1; 3) in rice. Plant and Cell Physiology, 44(7), 726-734.

Sun, L., Zhu, R., Xie, Z., & Xing, G. (2002). Emissions of nitrous oxide and methane from Antarctic tundra: role of penguin dropping deposition. Atmospheric Environment, 36(31), 4977-4982.

Tedesco, M. J., Gianello, C., Bissani, C. A., Bohnen, H., & Volkweiss, S. J. (1995). Análises de solo, plantas e outros materiais (Vol. 5, p. 174). Porto Alegre: Ufrgs.

Theobald, M. R., Crittenden, P. D., Tang, Y. S., & Sutton, M. A. (2013). The application of inverse-dispersion and gradient methods to estimate ammonia emissions from a penguin colony. Atmospheric Environment, 81, 320-329.

Tojo, M., Van West, P., Hoshino, T., Kida, K., Fujii, H., Hakoda, A., ... & Kanda, H. (2012). Pythium polare, a new heterothallic oomycete causing brown discolouration of Sanionia uncinata in the Arctic and Antarctic. Fungal biology, 116(7), 756-768.

Victoria, F. D. C., de Albuquerque, M. P., Pereira, A. B., Simas, F. N., Spielmann, A. A., & Schaefer, C. E. (2013). Characterization and mapping of plant communities at Hennequin Point, King George Island, Antarctica. Polar Research, 32(1), 19261.

Wilson, L. J., Bacon, P. J., Bull, J., Dragosits, U., Blackall, T. D., Dunn, T. E., ... & Wanless, S. (2004). Modelling the spatial distribution of ammonia emissions from seabirds in the UK. Environmental Pollution, 131(2), 173-185.

Yano, M., Katayose, Y., Ashikari, M., Yamanouchi, U., Monna, L., Fuse, T., ... & Sasaki, T. (2000). Hd1, a major photoperiod sensitivity quantitative trait locus in rice, is closely related to the Arabidopsis flowering time gene CONSTANS. The Plant Cell, 12(12), 2473-2483.

Zhang, Z. H., Wang, K., Guo, L., Zhu, Y. J., Fan, Y. Y., Cheng, S. H., & Zhuang, J. Y. (2012). Pleiotropism of the photoperiod-insensitive allele of Hd1 on heading date, plant height and yield traits in rice. PloS one, 7(12), e52538.

Zhang, J., Zhou, X., Yan, W., Zhang, Z., Lu, L., Han, Z., ... & Xing, Y. (2015). Combinations of the Ghd7, Ghd8 and Hd1 genes largely define the ecogeographical adaptation and yield potential of cultivated rice. New Phytologist, 208(4), 1056-1066.

Zhu, R., Sun, J., Liu, Y., Gong, Z., & Sun, L. (2011). Potential ammonia emissions from penguin guano, ornithogenic soils and seal colony soils in coastal Antarctica: effects of freezing-thawing cycles and selected environmental variables. Antarctic Science, 23(1), 78-92.

Zwolicki, A., Barcikowski, M., Barcikowski, A., Cymerski, M., Stempniewicz, L., & Convey, P. (2015). Seabird colony effects on soil properties and vegetation zonation patterns on King George Island, Maritime Antarctic. Polar Biology, 38(10), 1645-1655.

Descargas

Publicado

17/03/2022

Cómo citar

PEREIRA, C. K. .; MINOZZO, M. M. .; AVER, G. F. .; PEREIRA, A. B.; LAINDORF, B. L.; ROSA, L. Z. da .; PETRY, M. V. Sobreexpresión del gen Head date 1 (Hd1): una adaptación de la hierba antártica al ingreso de guano de colonias de Macronectes giganteus en la Antártida. Research, Society and Development, [S. l.], v. 11, n. 4, p. e22811427208, 2022. DOI: 10.33448/rsd-v11i4.27208. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/27208. Acesso em: 22 nov. 2024.

Número

Sección

Ciencias Agrarias y Biológicas