ABSTRACT
RESUMEN El xilema secundario es el componente más abundante de la biomasa vegetal. Por tanto, conocer los genes que regulan su formación ayudaría a diseñar estrategias para el mejoramiento genético de la madera. Así, el objetivo de este trabajo fue realizar el análisis computacional de la estructura primaria y secundaria del factor de transcripción (FT) TgNACO1 de Tectona grandis, además de evaluar su historia evolutiva, dominios conservados y expresión génica en tejidos lignificados de árboles de 12 y 60 años. Para ello, se realizó una evaluación del potencial de interacción ion-electrón (PIIE), mediante el método del espectro de la información (MEI) utilizando la librería SFAPS de R-Project, seguido del modelamiento estructural utilizando el software MODELLER y visualizado mediante PyMol. Además, el análisis de alineamiento de secuencia múltiple y filogenia fue mediante el software Bioedit y MrBayes respectivamente. También se evaluó los niveles de síntesis del FT TgNACO1 mediante qRT-PCR. Como resultados, se evidenció que el FT mantiene una estructura (3-hoja antiparalela retorcida, que se compacta contra una a-hélice en la región N-terminal, teniendo así tres dominios a hélice y siete dominios (3 plegada. Asimismo, mediante el MEI se demostró que tiene alrededor de cinco funciones biológicas y mutaciones sobre los aminoácidos con mayor PIIE, lo que conlleva a evoluciones sobre las redes de regulación genética. Finalmente, el FT TgNACO1 podría presentar un papel fundamental en la organización y desarrollo de las partes que componen la albura, como las células radiales de la zona cambial, los vasos, fibras y los anillos de crecimiento.
ABSTRACT Secondary xylem is the most abundant component of plant biomass. Therefore, knowing the genes that regulate its formation would help to design strategies for wood genetic improvement. Thus, the objective of this work was to perform computational analysis of the primary and secondary structure of the TgNACO1 transcription factor (FT) of Tectona grandis, and to evaluate its evolutionary history, conserved domains and gene expression in lignified tissues of trees with 12 and 60 years old. For this, an ion-electron interaction potential (IEP) was evaluated using the information-spectrum method (IEM) using the R-Project and SFAPS library, followed by structural modeling using the MODELLER software and visualized by PyMol program. In addition, the analysis of multiple sequence alignment and phylogeny was performed using Bioedit and MrBayes software, respectively. We also evaluated the qRT-PCR levels of TgNACO1. As results, it was found that TgNACO1 maintains a twisted antiparallel 3-sheet structure, which is compacted against an a-helix in the N-terminal region, having three a-helix domains and seven folded ((-domains. Also, through the IEM, it was demonstrated that it has about five biological functions, and mutations on amino acids with higher IEP, which leads to evolutions on genetic regulation networks. Finally, the FT TgNACO1 could play an esential role in the organization and development of the parts that make up the sapwood, such as the radial cells of the cambial zone, the vessels, fibers and the growth rings.
ABSTRACT
The tree Gmelina arborea has been widely introduced in Costa Rica for commercial purposes. This new conditions for melina cause variations on anatomy in secondary xylem of the trees growing in plantations. The objective of the present research was to determine the variation in the anatomy of xylem caused by the ecological conduction variation. Dimensions of fiber, axial parenchyma percentage of cross sections, parameters of vessels and the ray were measured. The results showed that some anatomical characteristics remained stable despite variations of ecological conditions, especially radial parenchyma and anatomical features which were less affected by the altitude. On the other hand, the vessels, axial parenchyma and fiber were less stable because they were affected significantly by the longitude, latitude, altitude and precipitation. Latitude significantly affected vessel percentage, length and diameter of the fiber and lumen. Longitude affected vessel percentage and fiber diameter. Altitude had a significant correlation with the amount of cells at ray height. Annual average precipitation affected vessel percentage and diameter, not only of the fiber, but also of the lumen. These results suggest that the new growth conditions of G. arborea trees in Costa Rica have produced an anatomic adaptation. Rev. Biol. Trop. 56 (2): 689-704. Epub 2008 June 30.
Gmelina arborea ha sido introducida y ampliamente sembrada en Costa Rica en plantaciones de rápido crecimiento. Estas nuevas condiciones ecológicas provocan variación en la anatomía del xilema de estos árboles. El presente trabajo tuvo como objetivo determinar la variación en la anatomía del xilema debido a la variación de la latitud, longitud, altitud y precipitación. Se evaluaron las dimensiones de las fibras, el porcentaje de área ocupada por el parénquima y los parámetros de los vasos y los radios. Algunas características anatómicas se mantuvieron estables con las variaciones de las condiciones ecológicas evaluadas, especialmente el parénquima radial. La altitud es la condición ecológica con menor afecto en la anatomía de la madera. Los vasos, el parénquima axial y las fibras fueron menos estables debido a que fueron afectados significativamente por la longitud, latitud, altitud y precipitación. La latitud afectó significativamente el porcentaje de vasos, porcentaje de radios, largo y diámetro de la fibra y diámetro del lumen; la longitud afectó el porcentaje de vasos y el diámetro de la fibra; la altitud únicamente mostró relación significativa con la cantidad de células en la altura de los radios. La precipitación media anual mostró efectos sobre el porcentaje de poros y el diámetro de la fibra y el lumen. Dichos resultados sugieren que las condiciones de crecimiento en Costa Rica para G. arborea son indicadores de un posible genotipo del árbol.