Las plantas requieren regular la expresión de cientos o miles de genes para asegurar su adecuado desarrollo, función y respuesta a cambios ambientales. Dicha regulación se da a niveles transcripcional y el post-transcripcional y requiere de la participación de diferentes factores de transcripción (TF) y de micro RNAs (miRNA). Los microRNAs son RNAs que no codifican para proteínas, de 18-24 nucleótidos de longitud que regulan la expresión génica, principalmente a través de inducir el corte, la degradación, de su mRNA blanco con el que tienen complementariedad de bases casi perfecta. En muchos caos, ambos tipos de reguladores globales actúan de manera conjunta, combinada, en redes regulatorias. La expresión de los genes de TF y precursores de los miRNAS se regula de manera específica ante respuestas a estreses ambientales tanto bióticos como abióticos e inciden en la modulación de la regulación de gran cantidad de genes (regulón) que participan en esa respuesta. _x000D_ Las plantas leguminosas interaccionan con bacterias Rhizobiaceae que fijan el nitrógeno (N) atmosférico. El frijol (Phaseolus vulgaris) es la leguminosa más importante para el consumo humano; sin embargo distintos estreses bióticos y abióticos comprometen su producción en América Latina y África. Los caracteres complejos como la fijación de N o la tolerancia a estrés abiótico requieren de múltiples genes que involucran diferentes mecanismos e intrincadas redes regulatorias por lo que se requieren investigarlos con enfoques genómicos integrales._x000D_ Este proyecto se basa en el conocimiento sobre génomica funcional de frijol generado por mi grupo en el Centro de Ciencias Genómicas. Hemos analizado el trancriptoma, metaboloma, perfil de expresión de TF y miRNAs de frijol en condiciones de estrés nutricional, en parte con financiamiento PAPIIT (IN211607). Ahora proponemos analizar la función de un TF de la familia TIFY de frijol (PvTIFY) y del miR172 y su blanco en frijol el TF: PvAP2, en el desarrollo de los nódulos y en la respuesta a estrés nutricional._x000D_ El TF PvTIFY (TC9869, DFCI / Bean Gene Index v.3.0) se induce (2 veces) tanto en raíces (no noduladas) como en nódulos de frijol en estrés por deficiencia de fósforo (P) y proponemos que tiene un papel regulador relevante en la respuesta a ese estrés. El PvTIFY es 44% homólogo al TF TIFY de Arabidopsis denominado AtJAZ que responde a ozono y a estrés salino y es un regulador negativo de miembros de la vía de señalización mediada por ácido jasmónico; no se ha reportado su papel en estrés por P. El PvTF pertenece al grupo II que codifica para proteínas que carecen de dominios para de unión a DNA y ejercen su papel de reguladores transcripcionales de manera indirecta. En este proyecto se plantea demostrar que en frijol el PvTIFY forma complejos con proteínas que directamente se unen a DNA y así ejerce su papel de regulador transcripcional. Si esto resulta así, se planteará un nuevo proyecto que investigue a los genes y mecanismos que este TF regula. _x000D_ Otro objetivo de este proyecto consiste en analizar el papel del miRNA conservado: miR172 que en Arabidopsis y en frijol tiene como blanco a un TF de la familia AP2. En Arabidopsis este miRNA y su blanco participan en procesos de desarrollo de la flor. Nosotros encontramos que el miR172 se expresa en nódulos y no en raíz u hojas de frijol, además se incrementa su expresión en nódulos en estrés por deficiencia de P y de hierro (Fe). Utilizaremos enfoques de genómica reversa para silenciar el miR172 o incrementar el transcrito de su blanco en plantas compuestas de frijol -con raíces transgénicas y parte aérea no transformada. A través de analizar el fenotipo –desarrollo, nodulación, transcripción de genes de respuesta a estrés- de las plantas compuestas “mutantes” creciendo en estrés nutricional definiremos la relevancia del miR172 y el AP2 en frijol. _x000D_ El descubrimiento de nuevos reguladores claves para la adaptación del frijol a estreses abióticos contribuirá a comprender mejor la señalización y la regulación molecular de este importante cultivo y podría contribuir, en el futuro, en obtener mejor germoplasma. _x000D_

La familia de las leguminosas es una de las más grandes e importantes de las plantas angiospermas, puesto que a través de su interacción con bacterias Rhizobiaceae incorporan el nitrógeno atmosférico a las cadenas tróficas; además aportan más del 40% de las proteínas que requiere el humano en su dieta diaria. El frijol (Phaseolus vulgaris) es la leguminosa más importante para el consumo humano, comprende el 50% de las leguminosas consumidas alrededor del mundo. Sin embargo, distintos estreses bióticos (insectos, plagas) y abióticos como la deficiencia de agua y de nutrientes, la salinidad, la toxicidad por metales pesados, los altos o bajos niveles de pH del suelo, comprometen su producción (Broughton et al. 2003). Por tanto, mejorar la adaptación a estreses abióticos e incrementar la fijación de N deben ser objetivos prioritarios para lograr un mayor rendimiento de este importante cultivo (Graham et al. 2003)._x000D_ En contraste con otros caracteres como la resistencia de las plantas a enfermedades la cuál puede depender de un solo gene, recesivo o dominante, caracteres complejos como la fijación de N o de la tolerancia a estrés abiótico requiere de múltiples genes que involucran diferentes mecanismos e intrincadas redes regulatorias. La investigación con enfoques clásicos como el fitomejoramiento, no han brindado resultados relevantes para obtener mejor germoplasma de frijol con tolerancia a estrés abiótico y se requiere desarrollar investigación con enfoques genómicos integrales para lograr una solución real y eficiente del complejo problema. _x000D_ Nuestro grupo del CCG Campus Cuernavaca/UNAM, es pionero en el desarrollo de investigación en colaboración sobre genómica funcional de frijol. La plataforma de investigación que hemos generado incluye: la transcriptómica, el perfil de expresión de los genes de TF y de los micro-RNAs y la genética reversa para la sobre-expresión y el silenciamiento (por RNAi) de genes específicos en plantas compuestas de frijol. Esta plataforma la hemos usado ya para otros proyectos como el PAPIIT IN211607, que recién terminó, el cuál contribuyó a generar conocimiento sobre el transcriptoma y metaboloma de las raíces y nódulos de frijol ante el estrés por deficiencia de P y por toxicidad a Mn (Hernández et al. 2007; 2009) y a demostrar la participación del TF: PvPHR1 y el microRNA: miR399 en la señalización de la respuesta a estrés por P en raíces de frijol (Valdés-López & Hernández 2008; Valdés-López et al. 2008), entre otros. El proyecto que ahora presento se basa en resultados del proyecto anterior y contribuirá en conocer otras moléculas reguladoras –TF y microRNAs- claves para la regulación genómica de la respuesta y adaptación del frijol a estrés abiótico. _x000D_ Conocer reguladores maestros o globales, como los TF y los miRNAs, que actúen sobre una gran cantidad de genes claves para la adaptación al estrés será fundamental para incidir en mejorar dicha respuesta adaptativa en frijol. La literatura reciente indica que la modificación de genes reguladores que modulan varios genes (regulón), es lo que podrá resultar en mejoras reales de cultivos vegetales en adaptación a estreses u otros caracteres. Un ejemplo de lo anterior es el reporte de Nilsson et al. (2007) sobre la sobreexpresión del TF PHR1 en Arabidopsis que resulta en un incremento en la adquisición y contenido de P en plantas creciendo tanto en suficiencia como en deficiencia de P. Ese trabajo (Nilsson et al. 2007) muestra que la alteración genética de un regulador clave para la red regulatoria del estrés por P representa un enfoque útil para el fitomejoramiento molecular orientado hacia la adquisición y la asimilación de P mas eficiente. El descubrimiento de nuevos reguladores claves para la adaptación del frijol a estreses abióticos contribuirá a comprender mejor la señalización y la regulación molecular de este importante cultivo y podrá contribuir, en el futuro, en obtener mejor germoplasma de frijol ya sea por genética tradicional o por enfoque biotecnológicos. _x000D_