Caracterización funcional de genes involucrados en la síntesis de flavonoides glicosilados en plantas de maíz. Roles en la calidad nutricional y en la defensa frente al estrés

Abstract

Los flavonoides son metabolitos especializados muy abundantes en plantas (más de 9.000 identificados). Su estructura básica es C6–C3–C6, formada por dos anillos aromáticos unidos a un heterociclo, y se clasifican según el grado de oxidación del anillo C. Se originan a partir de la vía de los fenilpropanoides y luego experimentan modificaciones como glicosilaciones, metilaciones, acilaciones y prenilaciones, que aumentan su diversidad y actividad biológica. Estos compuestos cumplen funciones protectoras frente a estrés abiótico y biótico, y regulan procesos del desarrollo vegetal. También actúan en la rizósfera como aleloquímicos o señales para microorganismos. En humanos y animales, los flavonoides tienen efectos antioxidantes, antiinflamatorios, anticancerígenos y moduladores hormonales, dependiendo de su clase (flavanoles, flavanonas, flavonoles, antocianinas, isoflavonas, chalconas). El maíz, uno de los cultivos de mayor relevancia, enfrenta pérdidas por eventos climáticos extremos como sequías y por plagas o enfermedades fúngicas. Por ello, el estudio y la utilización de los flavonoides presentes en el maíz constituye una estrategia natural y sostenible para mejorar la resistencia del cultivo frente a amenazas bióticas y abióticas, además de su calidad nutricional. Para el mejoramiento a largo plazo del maíz es fundamental contar con información detallada sobre las vías de síntesis de compuestos protectores como las flavonas glicosiladas. Aunque se ha caracterizado la síntesis de maicina y de flavonoides agliconas, aún existen pasos desconocidos en la biosíntesis de flavonas, flavonoles y otros flavonoides glicosilados en granos, raíces y hojas. A partir de datos previos de ARN-seq, ChIP-seq, análisis de asociación genómica y filogenia, seleccionamos dos UGTs putativas (O-glicosiltransferasas) posiblemente involucradas en estas vías: ZmUGT85W2 (Zm00001d041763) y ZmUGT707A8 (Zm0001d045254), cuyos genes son regulados por P1, el principal QTL asociado a la acumulación de maicina y otros flavonoides glicosilados. Además, una FNSII putativa (ZmCYP93G6, Zm00001d024943) presenta alta similitud con una enzima ya caracterizada (ZmCYP93G7), por lo que evaluamos si posee la misma actividad mediante ensayos in vivo en levaduras y análisis metabólicos empleando una línea mutante para esta enzima.