Identificación a nivel genómico y análisis de expresión de la familia de genes de proteínas de choque térmico 20 (HSP20) en respuesta al estrés por alta temperatura en garbanzos (L.)
Autores: Liu, Sushuang; Wu, Yizhou; Li, Yang; Zhang, Zaibao; He, Dandan; Yan, Jianguo; Zou, Huasong; Liu, Yanmin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Identificación a nivel genómico y análisis de expresión de la familia de genes de proteínas de choque térmico 20 (HSP20) en respuesta al estrés por alta temperatura en garbanzos (L.)
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Agronomía y Ciencia de los Cultivos
Palabras clave
Garbanzos
Proteínas
Alta temperatura
Genes HSP20
Respuestas al estrés
Crecimiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
Los garbanzos (L.) son un cultivo de leguminosas importante conocido por su rico contenido de nutrientes, incluyendo proteínas, carbohidratos y minerales. Por lo tanto, son disfrutados por personas en todo el mundo. En los últimos años, la escala de producción de garbanzos ha ido creciendo gradualmente. El área de siembra de garbanzos representa aproximadamente el 35-36% del área total de siembra, y la producción de los granos es aproximadamente del 47-48%. Sin embargo, el crecimiento y desarrollo de los garbanzos se ve limitado por varios factores, incluyendo altas temperaturas, sequías, estrés salino, entre otros. En particular, las altas temperaturas pueden reducir la tasa de germinación, fotosíntesis, tasa de cuajado de semillas y tasa de llenado de los garbanzos, lo que restringe la germinación de semillas, el crecimiento de las plantas y el crecimiento reproductivo. Estos cambios conducen a una disminución en el rendimiento y calidad del cultivo. Las proteínas de choque térmico (HSPs) son pequeñas proteínas que desempeñan un papel importante en la defensa de las plantas contra el estrés abiótico. Por lo tanto, en el presente estudio, se identificaron miembros de la familia de genes HSP20 basados en los datos del genoma completo de los garbanzos, y se predijeron sus posiciones cromosómicas, relaciones evolutivas, elementos cis-activadores del promotor y patrones de expresión específicos del tejido. Posteriormente, se utilizó qRT-PCR para detectar y analizar las características de expresión de los genes HSP20 bajo diferentes condiciones de estrés térmico. Finalmente, se identificaron veintiún genes HSP20 distribuidos en siete cromosomas, y se encontró que los miembros de su familia de genes son relativamente conservados, perteneciendo a diez subfamilias. También se encontró que las regiones promotoras de CaHSP20 tienen muchos elementos cis-activadores relacionados con el crecimiento y desarrollo, hormonas y respuestas al estrés. Además, bajo estrés de alta temperatura, la expresión relativa de , , , , y aumentó cientos o incluso miles de veces a medida que la temperatura aumentaba de 25 grados Celsius a 42 grados Celsius. Entre ellos, excluyendo , los otros cinco genes contienen todos 1-2 elementos cis-reguladores de ABA. Este hallazgo indica que los CaHSP20s están involucrados en el crecimiento y desarrollo de los garbanzos bajo estrés por calor, y los mecanismos de sus respuestas al estrés de alta temperatura pueden estar relacionados con la regulación hormonal. Los resultados del presente estudio sientan las bases para explorar los recursos de la familia de genes HSP20 y los mecanismos moleculares de resistencia al calor en los garbanzos. Nuestros resultados también pueden proporcionar una base teórica para criar variedades de garbanzos resistentes a altas temperaturas y brindar información valiosa para el desarrollo sostenible de la industria global de garbanzos.
Descripción
Los garbanzos (L.) son un cultivo de leguminosas importante conocido por su rico contenido de nutrientes, incluyendo proteínas, carbohidratos y minerales. Por lo tanto, son disfrutados por personas en todo el mundo. En los últimos años, la escala de producción de garbanzos ha ido creciendo gradualmente. El área de siembra de garbanzos representa aproximadamente el 35-36% del área total de siembra, y la producción de los granos es aproximadamente del 47-48%. Sin embargo, el crecimiento y desarrollo de los garbanzos se ve limitado por varios factores, incluyendo altas temperaturas, sequías, estrés salino, entre otros. En particular, las altas temperaturas pueden reducir la tasa de germinación, fotosíntesis, tasa de cuajado de semillas y tasa de llenado de los garbanzos, lo que restringe la germinación de semillas, el crecimiento de las plantas y el crecimiento reproductivo. Estos cambios conducen a una disminución en el rendimiento y calidad del cultivo. Las proteínas de choque térmico (HSPs) son pequeñas proteínas que desempeñan un papel importante en la defensa de las plantas contra el estrés abiótico. Por lo tanto, en el presente estudio, se identificaron miembros de la familia de genes HSP20 basados en los datos del genoma completo de los garbanzos, y se predijeron sus posiciones cromosómicas, relaciones evolutivas, elementos cis-activadores del promotor y patrones de expresión específicos del tejido. Posteriormente, se utilizó qRT-PCR para detectar y analizar las características de expresión de los genes HSP20 bajo diferentes condiciones de estrés térmico. Finalmente, se identificaron veintiún genes HSP20 distribuidos en siete cromosomas, y se encontró que los miembros de su familia de genes son relativamente conservados, perteneciendo a diez subfamilias. También se encontró que las regiones promotoras de CaHSP20 tienen muchos elementos cis-activadores relacionados con el crecimiento y desarrollo, hormonas y respuestas al estrés. Además, bajo estrés de alta temperatura, la expresión relativa de , , , , y aumentó cientos o incluso miles de veces a medida que la temperatura aumentaba de 25 grados Celsius a 42 grados Celsius. Entre ellos, excluyendo , los otros cinco genes contienen todos 1-2 elementos cis-reguladores de ABA. Este hallazgo indica que los CaHSP20s están involucrados en el crecimiento y desarrollo de los garbanzos bajo estrés por calor, y los mecanismos de sus respuestas al estrés de alta temperatura pueden estar relacionados con la regulación hormonal. Los resultados del presente estudio sientan las bases para explorar los recursos de la familia de genes HSP20 y los mecanismos moleculares de resistencia al calor en los garbanzos. Nuestros resultados también pueden proporcionar una base teórica para criar variedades de garbanzos resistentes a altas temperaturas y brindar información valiosa para el desarrollo sostenible de la industria global de garbanzos.