Revista de genética y mejoramiento vegetal

Abstracto

Phalaenopsis aphrodite (orquídea polilla): genómica funcional y biotecnología

Rachel Swee-Suak Ko

La Phalaenopsis aphrodite (orquídea polilla) es uno de los cultivos ornamentales más importantes en el mercado internacional de orquídeas. En la naturaleza, esta orquídea epífita crece en la superficie de los árboles. P. aphrodite tiene hojas gruesas y suculentas y realiza la fotosíntesis típica del metabolismo ácido de las crasuláceas (CAM). Las orquídeas CAM evolucionaron para maximizar la ganancia de carbono y, al mismo tiempo, minimizar la pérdida de agua abriendo sus estomas por la noche en condiciones áridas, logrando así una alta eficiencia en el uso del agua. Sin embargo, varias limitaciones, como la tasa de crecimiento lenta, los altos niveles de ploidía y el tamaño grande y complejo del genoma, podrían obstaculizar el estudio básico de esta orquídea. La disponibilidad de tecnologías de secuenciación de próxima generación ha avanzado enormemente en la posibilidad de examinar la información de secuencias en cultivos no modelo. Hay dos bases de datos de orquídeas, llamadas OrchidBase 2.0 y Orchidstra 2.0, disponibles gratuitamente para el público en Taiwán. Cabe destacar que Orchidstra 2.0 proporciona recursos transcriptómicos para 18 especies de orquídeas, incluidos patrones de expresión genética en varios tejidos. La secuencia del genoma de P. equestris (un pariente cercano de P. aphrodite) se publicó en 2015 y recientemente, en abril de 2018, Academia Sinica publicó además la secuencia del genoma de P. aphrodite. Estas bases de datos y plataformas facilitan el estudio de la genómica funcional y podrían acelerar el progreso del mejoramiento molecular. Además, varios avances tecnológicos moleculares recientes podrían acelerar la investigación básica, como el silenciamiento de genes inducido por virus (VIGS) que proporciona pruebas rápidas y transitorias para la validación funcional y la detección de genes funcionales en orquídeas y la tecnología de ensayo de protoplastos transitorios que puede facilitar el estudio molecular. Además, desarrollamos una transformación mediada por Agrobacterium heredable y eficiente utilizando protocormos que permite estudios de genómica funcional y mejoramiento molecular. Aquí, presentaré dos casos de estudios de genómica funcional de P. aphrodite: movimiento de cloroplastos y espiga múltiple. Las plantas son sésiles; por lo tanto, han desarrollado mecanismos para regular el crecimiento y el desarrollo para hacer frente a entornos en constante cambio. En general, esta orquídea es muy sensible a la alta irradiación lumínica, lo que puede provocar manchas de quemaduras en las hojas. Las fototropinas son receptores de luz azul en las plantas que funcionan en el movimiento de los cloroplastos, la apertura de los estomas y afectan el crecimiento y desarrollo de las plantas. Hemos caracterizado la función de dos genes de fototropina en el movimiento de los cloroplastos. Para el segundo caso, se discutirá la inducción de múltiples espigas y su mecanismo en P. aphrodite.