introduccion

DISTANCIA EVOLUTIVA EN PLANAS TIPO C3, C3-C4 Y C4
Andrés Alejandro Camargo Parra (aacamargo@tux.uis.edu.co)
Resumen
Los mecanismo de carboxilacion es una de las herramientas para clasificar y categorizar las
distribución de especies vegetales; algunos autores postulan una visión gradualista para evolución de
los diferentes mecanismos de carboxilacion basados en caracteres morfológicos yfisiológicos, por lo
que en el presente estudio se evalúa la evolución del gen ppc implicado en los procesos de
carboxilacion en plantas C3, C3-C4 y C4. los resultados demuestran que existe una evolución
gradualista en la expresión y funcionalidad génica de plantas C3 a C4, la cual debe ser interpretada en
niveles de jerarquías cercanas.
1. Introducción
La enzima fosfoenol piruvato carbolixilasa(PPC), es la encargada de la fijación primaria de CO2 y
regulación del pH intracelular en plantas tipo C3, C3-C4 y C4(1) .Esta enzima se localiza en las células
del mesófilo esponjoso, principalmente citosol, lugar donde se da la expresión del gen ppc y del cual
depende la incorporación del CO2 al ciclo de Calvin(2). La clasificación y distribución ecológica de
este grupo de plantas esta dadopor características morfológica y fisiológica únicas en cada uno de
estos grupos(3), Cushman (2001)(4) propone que estas características son evidencias de innovaciones
evolutivas que indican una dirección gradualista de plantas C3 (ancestrales), C3-C4 (intermedios) y C4
(total), como consecuencia de una especialización en la colonización de nuevos ecosistemas
(principalmente áridos) y a unaplasticidad en la captura de CO2, que ha permitido la tolerancia de
ciertas especies a condiciones de estrés(4,5); esta asunción discrimina diferentes mecanismos evolutivos,
que han permitido la regulación enzimatica en cada uno de estos grupos. Por lo en que el presente
estudio se evalúa la evolución del gen ppc en plantas tipo C3, C3-C4 y C4, y si es consistente con la
dirección gradualistapropuesta por Cushman (2001).
2. Metodología
Los análisis filogenéticos fueron realizados usando el gen ppc, para 17 taxas (outgrout, isoforma
funcional ppcA: Pisum sativum), dentro de los cuales se encuentran plantas tipo C3, C3-C4 y C4 (Tabla
1). El alineamiento se realizó, utilizando POY versión 3.0.4(6); se realizaron implied alignment

variando los parámetros, indel costos transversión,transición, utilizaron 6 combinaciones de los indel,
1:1:1, 1:1:2; 1:2:1, 2:1:1, 2:1:2 y 4:1:2, se calculo por parsimonia los árboles con diferentes costos y se
selecciono el árbol con menos costos. Para el análisis de ML, el modelo de sustitución de nucleótidos
fue TrN (Tamura Nei), para el gen ppc, fueron utilizados posteriormente al probar inicialmente con
Modeltest 3.7 (7) .Para elanálisis de distancia nucleótidos, se utilizo una matrix de distancia generada
bajo el modelo K2P (Kimura 2 parametros) y posteriormente se reconstruyo la topología utilizando NJ
en el programa MEGA 4.0(8)
3. Resultados y discusión
Una búsqueda heurística, de los diferentes taxas, demuestra dos árboles posibles con una longitud de
3846 pasos, donde se agrupan por grupos según el tipo decarboxilacion y la ausencia de una relación
filogenética (Figura 1). Estos resultados son consistentes con el postulado por Cushman (2001), quien
propone una dirección gradualita de C3 hasta C4, que indicaría cambios progresivos a nivel
morfológicos y fisiológicos en algunas estructuras particulares de la planta (mesófilo principalmente)
y en algunos mecanismo de expresión genética que conllevarían a ladiferenciación según el tipo de
metabolismo de carboxilacion (9, 10), estos resultado son consistentes con los obtenidos en el análisis de
distancia nucleotidica, que indicarían diferentes eventos en la tasa de sustitución, frecuencias
nucleotidicas y diferentes mecanismos mutacionales que estarían dados por distintos procesos de
colonización a nuevos habitats, principalmente áridos(4,5)....