El análisis del transcriptoma revela cambios en la expresión génica total, procesos biológicos y funciones moleculares inducidos por el níquel en el pino de jack
Autores: Moy, Alistar; Czajka, Karolina; Michael, Paul; Nkongolo, Kabwe
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
El análisis del transcriptoma revela cambios en la expresión génica total, procesos biológicos y funciones moleculares inducidos por el níquel en el pino de jack
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Respuesta genética
Estrés por níquel
Expresión génica
Ensamblaje del transcriptoma
Procesos biológicos
Función molecular
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 9
Citaciones: Sin citaciones
Entender la respuesta genética de las plantas al estrés por níquel es un paso necesario para mejorar la utilidad de las plantas en la remediación y restauración ambiental. El objetivo principal de este estudio fue generar perfiles de expresión del genoma completo expuestos a la toxicidad de iones de níquel en comparación con genotipos de referencia. Las plántulas se evaluaron en un ambiente de cámara de crecimiento utilizando una alta concentración de 1600 mg de níquel por 1 kg de suelo. Se extrajo ARN y se secuenció utilizando la plataforma Illumina, seguida de la ensamblaje de transcriptoma de novo. En total, se asignaron 25,552 transcritos a la ontología genética. Se analizaron los procesos biológicos en muestras tratadas con agua, y el 55% de los transcritos se distribuyeron entre cinco categorías: proceso metabólico del ADN (19.3%), respuesta al estrés (13.3%), respuesta a estímulos químicos (8.7%), transducción de señales (7.7%) y respuesta a estímulos bióticos (6.0%). Para la función molecular, los porcentajes más altos de genes estaban involucrados en la unión de nucleótidos (27.6%), actividad de nucleasa (27.3%) y actividad de quinasa (10.3%). El sesenta y dos por ciento de los genes estaban asociados con compartimentos celulares. De estos genes, el 21.7% se encontró en la membrana plasmática, el 16.1% en el citosol, el 12.4% en el cloroplasto y el 11.9% en la región extracelular. Los iones de níquel indujeron cambios en la expresión génica, resultando en la aparición de categorías reguladas diferencialmente. En general, hubo cambios significativos en la expresión génica con un total de 4128 genes regulados al alza y 3754 genes regulados a la baja detectados en genotipos tratados con níquel en comparación con plantas de control tratadas con agua. Para los procesos biológicos, el porcentaje más alto de genes regulados al alza en plantas expuestas a níquel estaba asociado con la respuesta al estrés (15%), la respuesta a productos químicos (11.1%), procesos metabólicos de carbohidratos (7.4%) y procesos catabólicos (7.4%). Las proporciones más grandes de genes regulados a la baja estaban asociadas con el proceso biosintético (21%), el proceso metabólico de carbohidratos (14.3%), la respuesta a estímulos bióticos (10.7%) y la respuesta al estrés (10.7%). Para la función molecular, los genes que codifican para actividades regulatorias de enzimas y hidrolasas representaron la mayor proporción (61%) de genes regulados al alza. La mayoría de los genes regulados a la baja estaban involucrados en los procesos biosintéticos. En general, el 58% de los genes regulados al alza se localizaron en la región extracelular y el núcleo, mientras que el 42% de los genes regulados a la baja se localizaron en la membrana plasmática y el 33% en la región extracelular. Este estudio representa el primer informe de un transcriptoma de una especie de conífera tratada con níquel.
Descripción
Entender la respuesta genética de las plantas al estrés por níquel es un paso necesario para mejorar la utilidad de las plantas en la remediación y restauración ambiental. El objetivo principal de este estudio fue generar perfiles de expresión del genoma completo expuestos a la toxicidad de iones de níquel en comparación con genotipos de referencia. Las plántulas se evaluaron en un ambiente de cámara de crecimiento utilizando una alta concentración de 1600 mg de níquel por 1 kg de suelo. Se extrajo ARN y se secuenció utilizando la plataforma Illumina, seguida de la ensamblaje de transcriptoma de novo. En total, se asignaron 25,552 transcritos a la ontología genética. Se analizaron los procesos biológicos en muestras tratadas con agua, y el 55% de los transcritos se distribuyeron entre cinco categorías: proceso metabólico del ADN (19.3%), respuesta al estrés (13.3%), respuesta a estímulos químicos (8.7%), transducción de señales (7.7%) y respuesta a estímulos bióticos (6.0%). Para la función molecular, los porcentajes más altos de genes estaban involucrados en la unión de nucleótidos (27.6%), actividad de nucleasa (27.3%) y actividad de quinasa (10.3%). El sesenta y dos por ciento de los genes estaban asociados con compartimentos celulares. De estos genes, el 21.7% se encontró en la membrana plasmática, el 16.1% en el citosol, el 12.4% en el cloroplasto y el 11.9% en la región extracelular. Los iones de níquel indujeron cambios en la expresión génica, resultando en la aparición de categorías reguladas diferencialmente. En general, hubo cambios significativos en la expresión génica con un total de 4128 genes regulados al alza y 3754 genes regulados a la baja detectados en genotipos tratados con níquel en comparación con plantas de control tratadas con agua. Para los procesos biológicos, el porcentaje más alto de genes regulados al alza en plantas expuestas a níquel estaba asociado con la respuesta al estrés (15%), la respuesta a productos químicos (11.1%), procesos metabólicos de carbohidratos (7.4%) y procesos catabólicos (7.4%). Las proporciones más grandes de genes regulados a la baja estaban asociadas con el proceso biosintético (21%), el proceso metabólico de carbohidratos (14.3%), la respuesta a estímulos bióticos (10.7%) y la respuesta al estrés (10.7%). Para la función molecular, los genes que codifican para actividades regulatorias de enzimas y hidrolasas representaron la mayor proporción (61%) de genes regulados al alza. La mayoría de los genes regulados a la baja estaban involucrados en los procesos biosintéticos. En general, el 58% de los genes regulados al alza se localizaron en la región extracelular y el núcleo, mientras que el 42% de los genes regulados a la baja se localizaron en la membrana plasmática y el 33% en la región extracelular. Este estudio representa el primer informe de un transcriptoma de una especie de conífera tratada con níquel.