Fecha: 29/08/2018
Hora: 12:00

Seminario Ensayo Tesis Doctoral: Genome annotation, comparative genomics and evolution of the model grass genus Brachypodium (Poaceae)

Ensayo de Tesis Doctoral: Rubén Sancho Cohen.

Directores: Pilar Catalán Rodríguez (Escuela Politécnica Superior de Huesca – Universidad de Zaragoza) y Bruno Contreras Moreira (Estación Experimental de Aula Dei – CSIC).

Día: 29 de agosto de 2018, miércoles.
Hora: 12:00 h.
Lugar: Salón de Actos de la EEAD.

La especie anual Brachypodium distachyon y otras especies del género Brachypodium han sido seleccionadas como plantas modelo de gramíneas y monocotiledóneas durante la última década. Su estudio ha aportado grandes avances en la compresión de los procesos biológicos, evolutivos y ecológicos, siendo especialmente relevantes por su posible traslación a los cereales templados y a gramíneas biocombustibles.

Dilucidar cuales han sido los orígenes y los eventos de divergencia, hibridación, poliploidización, especiación y aislamiento intra-específico que han experimentado especies del género Brachypodium, especialmente las alopoliploides , ha supuesto un desafío debido a su disploidía y a su compleja y reticulada historia evolutiva, mostrando sucesivos eventos de introgresión y poliploidización. En el presente estudio se han desarrollado análisis tanto a wenivel inter- como intra-específico para tratar de clarificar estos procesos.

La obtención de grandes cantidades de datos genómicos mediante tecnologías de secuenciación de alto rendimiento ha permitido pasar del estudio de unos pocos genes de estas especies a sus genomas completos o parciales, con un coste de recursos razonable. El análisis de Big Data supone un importante reto, por ello el desarrollo de algoritmos y la aplicación de herramientas bioinformáticas juega un papel determinante en su procesado. El empleo de distintos modelos evolutivos y de análisis filogenómicos ha sido fundamental para poder descifrar los intrincados procesos históricos experimentados por los linajes de estas plantas y para tratar de responder a las hipótesis de esta tesis sobre su origen, naturaleza y dinámica espacio-temporal, y su funcionalidad en tratamientos de estrés hídrico.

La combinación de estos tres factores, sistemas modelo, tecnologías de secuenciación de alto rendimiento y desarrollo de herramientas bioinformáticas, junto con los análisis de genómica comparada y filogenómicos, nos ha permitido obtener un gran conocimiento sobre la intrincada historia evolutiva y los complejos procesos biológicos que han tenido lugar en las plantas objeto de estudio.

Los estudios filogenómicos y biogeográficos llevados a cabo .mediante secuencias tanto génicas como de genomas y transcriptomas, nos han posibilitado la reconstrucción y la datación de árboles de especie y de subgenomas de todas o de la mayor parte de las especies reconocidas del género, incluyendo las complejas alopoliploides. Estos datos nos han permitido inferir cómo tuvieron lugar las divergencias y las dispersiones de los linajes, y sus posteriores introgresiones en un marco geográfico y temporal. El estudio filogenómico de los plastomas de un elevado número de ecotipos de Brachypodium distachyon y la comparación del árbol infra-específico con el obtenido de los análisis de sus genomas nucleares nos ha permitido identificar las divergencias de los principales linajes de la especie, estructurados según sus tiempos de floración y su geografía, y el descubrimiento de posteriores introgresiones y capturas cloroplásticas entre esos linajes aislados que contrarrestan la potencial microespeciación.

El amplio uso de Brachypodium distachyon como planta modelo de gramíneas templadas y la amplia disponibilidad de recursos pan-genómicos de esta especie nos ha incitado a llevar a cabo estudios de redes de co-expresión génica y de expresión diferencial de genes en condiciones de sequía y de riego entre una amplia muestra geográfica de sus ecotipos. Los resultados nos han permitido identificar conjuntos de genes reguladores de rutas biológicas implicadas en las respuesta al estrés hídrico (síntesis de prolina, respuesta a la privación de agua, a la de fosfato inorgánico y de estímulo de la temperatura) que pueden ser también claves en procesos celulares de señalización y de respuesta a otros estreses.

 

 

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