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El patrón de expresión conjunto de los genes KAT en órganos reproductivos (figura 7) sugería una función conjunta de estos genes durante el desarrollo floral. El resto de genes de β-oxidación, ACXs y MFPs, se expresan principalmente en flores, sugiriendo que toda la β-oxidación es muy activa en órganos reproductores (Hooks et al., 1999; Richmond y Bleecker, 1999; Eastmond et al., 2000b; Eastmond y Graham, 2000; Froman et al., 2000; Rylott et al., 2001; Schmid et al., 2005; Schilmiller et al., 2007). De hecho, los peroxisomas son muy abundantes en prácticamente todos los órganos y tejidos florales (Footitt et al., 2007b; Schilmiller et al., 2007). La gran actividad de la β-oxidación en estos tejidos podría deberse a la mayor demanda energética de los órganos reproductores respecto a los órganos vegetativos, a la rápida senescencia de estos órganos o a la actividad biosintética de hormonas que actúan como marcadores moleculares de las diferentes fases

del desarrollo floral y de la senescencia, dehiscencia y abscisión de algunos órganos. Concretamente, el patrón de la actividad GUS observado en las plantas transgénicas

KAT2::GUS, mostró una expresión elevada del gen KAT2 en varios órganos florales,

sugiriendo un patrón dinámico a lo largo del desarrollo y maduración de la flor y el fruto. La esencialidad de KAT2 en el desarrollo floral queda patente en el fenotipo del doble mutante cts1/ped3/pxa1 ped1/kat2, el cual presenta flores enanas muy alteradas morfológicamente y esterilidad, patrón que no se observa en el parental cts1/ped3/pxa1 (Hayashi et al., 2002). La falta de actividad GUS en fases tempranas del desarrollo floral previas a la antesis, parece indicar que la actividad KAT2 no es necesaria durante la organogénesis floral, sin embargo, cuando los órganos ya están formados, la expresión de

KAT2 parecía correlacionar con el crecimiento de éstos y posterior senescencia y abscisión.

En flores maduras, la expresión de KAT2 se observó principalmente en granos de polen, filamentos de los estambres, estigma del carpelo, sépalos y nectarios (figura 8.C-F, K-N). Concordantemente, se ha detectado a la proteína KAT2 en pétalos, sépalos, estambres y carpelos (Foottit et al., 2007a) y en el proteoma específico de polen (Holmes-Davis et al.,

2005; Noir et al., 2005). La fuerte expresión observada en el filamento del estambre de

flores KAT2::GUS podría estar relacionada con la extensión de éste, ya que el mutante kat2 presenta una reducción en la proporción de estambre extendido: pistilo en flores correspondientes al estadio 13 (Foottit et al., 2007a). Sin embargo, KAT2 no parece tener una función esencial durante el desarrollo floral en Arabidopsis ya que, a diferencia de las graves alteraciones detectadas en el mutante aim1 (Richmond y Bleecker, 1999), las plantas

KAT2as no presentan alteraciones evidentes en las flores. Alternativamente, la redundancia

entre las distintas proteínas KAT podría suplir los defectos causados por la deficiencia en

KAT2 durante el desarrollo floral. Por otro lado, varios indicios relacionan la alta expresión

del gen KAT2 en flores con su función biosintética de JAs. En órganos reproductivos, se han encontrado niveles elevados de JA, OPDA y otros conjugados de JA en diferentes proporciones dependiendo del órgano floral y estadios ontogénicos (Yamane et al., 1982; Miersch et al., 1998; Hause et al., 2000; Wasternack y Hause, 2002), así como de las enzimas que intervienen en la biosíntesis de JA (Rodríguez-Concepción y Beltrán, 1995; Hause et al., 2000; Sanders et al., 2000; Stintzi y Browse, 2000; Fukuchi-Mizutani et al., 2000; Hause et al., 2003a). El JA tiene una función esencial durante los últimos estadios del desarrollo floral, interviniendo en el desarrollo y dehiscencia de anteras, la elongación del filamento, la maduración del polen y la antesis (Turner et al., 2002; Delker et al., 2006; Wasternack, 2007, Balbi y Devoto, 2008). Los genes de biosíntesis de JA se expresan

diferencialmente en distintos órganos florales a lo largo del desarrollo floral. El patrón de expresión detectado en flores de plantas transgénicas AOS::GUS y DAD1::GUS muestra una fuerte expresión de los genes AOS y DAD1 en los filamentos de los estambres (Kubigsteltig et al., 1999; Ishiguro et al., 2001), al igual que el gen OPR3 (Sanders et al., 2000). Los fenotipos descritos en los mutantes deficientes en alguno de estos genes de biosíntesis, se relacionan con acortamiento de los filamentos de los estambres, un retraso en la dehiscencia de las anteras, en la maduración del polen y en la apertura de la flor, conducentes finalmente a androesterilidad, siendo estas alteraciones eliminadas por la aplicación exógena de JA (Sanders et al., 2000; Stintzi y Browse, 2000; Ishiguro et al., 2001; von Malek et al., 2002; Park et al., 2002).El gen KAT2 se expresa fuertemente en anteras en desarrollo y en el filamento del estambre, siendo este patrón consistente con la presencia de JA en los órganos florales y con el requerimiento de JA en el desarrollo de la antera. Como se ha comentado anteriormente, el mutante kat2 presenta una disminución en la elongación del filamento en flores del estadio 13 (Foottit et al., 2007a), sin embargo, las plantas KAT2as o el mutante ped1/kat2, que presentan una menor producción de JA en respuesta a la herida (este trabajo; Castillo et al., 2004; Afitlhile et al., 2005), no presentan esterilidad masculina, a diferencia de otros mutantes de biosíntesis de JA. La explicación mas coherente es que la deficiencia en KAT2 no produce una eliminación total de los niveles de JAs, ya que el fenotipo de esterilidad masculina solo se ha descrito en aquellos casos donde no hay ninguna producción de JA. Por tanto, parece que otras enzimas KAT están interviniendo en la síntesis de JA en flores. En este sentido, el gen KAT5 muestra un alto nivel de expresión en flores y podría tener, junto con KAT2, la función biosintética de JA necesaria para un correcto desarrollo floral. De igual forma, se ha descrito un comportamiento similar de los genes ACX1 y ACX5 durante el desarrollo floral. El mutante

acx1 tiene una reducción en los niveles de JA pero no presenta alteraciones en los órganos

florales o en la producción de semillas, sin embargo, el doble mutante acx1 acx5, que tiene una eliminación total de los niveles de JA en respuesta a herida, presenta defectos en el desarrollo del polen y una menor viabilidad de las semillas que es restituida por la aplicación exógena de JA, lo que relaciona este fenotipo con la menor producción de JA de este mutante (Schilmiller et al., 2007). Concordantemente, el patrón de expresión del gen

ACX1 detectado en flores ACX1:GUS o ACX1::YFP-PTS1 mostró muchas similitudes con

el descrito en flores KAT2::GUS, incluyendo anteras, polen, estigma polinizado y en la elongación del tubo polínico (Schilmiller et al., 2007). Otra función del gen KAT2 en el desarrollo floral podría estar relacionada con la función de la β-oxidación en la síntesis de

auxinas. Durante la morfogénesis floral, el transporte polar de auxinas controla la formación de las flores y la diferenciación (Reinhardt et al., 2003). La síntesis o acumulación de auxinas se relaciona con las anteras en desarrollo, la elongación del filamento del estambre y con el desarrollo del tubo polínico, estigma y embrión en desarrollo (Aloni et al., 2006; Feng et al., 2006). La función de las auxinas es esencial para un correcto desarrollo floral. De hecho, se han descrito fenotipos de acortamiento de los filamentos del estambre y granos de polen defectivos debidos al bloqueo del flujo de auxinas en los filamentos (Feng et al., 2006), o debido a la deficiencia en los factores de respuestas a auxinas ARF6/ARF8 (Nagpal et al., 2005). Estos fenotipos son similares a los descritos en los mutantes de biosíntesis de JA, ya que las auxinas son las inductoras de la síntesis de JA cuya función es promover la dehiscencia de las anteras (Nagpal et al., 2005). La tinción GUS detectada en las flores de plantas KAT2::GUS correlaciona con los órganos florales donde se ha descrito previamente tiene lugar la síntesis o acumulación de auxinas. De hecho, el patrón de expresión detectado en flores de plantas transgénicas donde el gen delator GUS está fusionado al promotor del elemento de respuesta a auxinas DR5 (Aloni et al., 2006), es muy similar al descrito en plantas KAT2::GUS, sugiriendo que la expresión del gen KAT2 en flores podría estar directamente relacionada con la síntesis de auxinas en estos tejidos. Esta hipótesis se apoya también en que el mutante cts/pxa1/ped3 que presenta un acortamiento de los filamentos idéntico al descrito para el mutante kat2, rescata el fenotipo silvestre al aplicar exógenamente ácido naftalenacético (NAA) o IAA pero no con JA, sugiriendo que es la falta de auxinas la causante de la menor longitud del filamento del estambre (Footitt et al., 2007b). Por otro lado, tras la fertilización de las flores, el tubo polínico debe penetrar en la pared celular del estigma y desarrollarse dentro del estilo, crecimiento queconlleva una gran demanda de energía (Lord y Rusell, 2002). La tinción GUS de flores fecundadas KAT2::GUS parecía asociarse con el desarrollo del tubo polínico (figura 8.F-G,M). Recientemente se ha descrito que el mutante kat2 y el mutante

cts/pxa1/ped3 muestran defectos en la germinación del polen y un acortamiento en la

longitud del tubo polínico que no es rescatado por la aplicación exógena de JA o IAA, y que ocurre específicamente en medios sin sacarosa, asociando este fenotipo a un defecto en el catabolismo de lípidos de reserva (Footitt et al., 2007b). De hecho, las alteraciones en la germinación del polen y el acortamiento del tubo polínico se correlacionan con una menor fertilidad y silicuas más cortas con un mayor número de óvulos abortados, fenotipo que se observa en el mutante kat2 y en el mutante cts/pxa1/ped3 (Footitt et al., 2007a; 2007b). Por tanto, parece que la expresión del gen KAT2 a lo largo del desarrollo floral, de la

fertilización y del desarrollo de las silicuas podría estar relacionado con la síntesis de JA, con la síntesis de IAA o con la provisión de energía vía catabolismo de lípidos, dependiendo del órgano o momento del desarrollo floral. Además, la función de KAT2 también podría estar relacionada con el procesamiento de otra señal distinta necesaria para un correcto desarrollo floral o con los procesos asociados a la senescencia de cada órgano. Recientemente, se ha descrito que en pétalos senescentes de varias especies de plantas se produce la activación de genes KAT, de otros genes de β-oxidación y del ciclo del glioxilato (Hoeberichts et al., 2007; van Doorn y Woltering, 2008). En este sentido, la función de KAT2 en los tejidos senescentes se relaciona con la función catabólica de ácidos grasos pero también podría establecer un punto de unión entre JA y auxinas en la regulación de la senescencia y la abscisión de los órganos, ya que ambas hormonas intervienen en estos procesos (Ellis et al., 2005; Nagpal et al., 2005).

1.1.4. El gen KAT2 presenta altos niveles de expresión durante el