Caracterización Fisiológica y Transcriptómica Comparativa de Dos Cultivares de Arroz Japonica Bajo Estrés por Bajo Nitrógeno
Autores: Zou, Yu; Ren, Yi; Jiang, Shuxin; Zhan, Xinchun; Zhang, Peijiang; Song, Shaojie; Xu, Ending
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Caracterización Fisiológica y Transcriptómica Comparativa de Dos Cultivares de Arroz Japonica Bajo Estrés por Bajo Nitrógeno
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Nitrógeno
Arroz
Cultivares
Análisis transcriptómico
Genes
Metabolismo del N
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 7
Citaciones: Sin citaciones
El nitrógeno (N) es un nutriente esencial para el crecimiento y desarrollo del arroz. Sin embargo, la aplicación excesiva de fertilizantes nitrogenados y la baja eficiencia en el uso del nitrógeno (NUE) han llevado a serios problemas ambientales y amenazado la sostenibilidad agrícola. En este estudio, comparamos los perfiles fisiológicos y transcriptómicos de las raíces de dos cultivares expuestos a nitrógeno normal (NN) y nitrógeno bajo (LN). Los resultados mostraron que el tratamiento con LN suprimió el crecimiento de las raíces y afectó gravemente las actividades enzimáticas en las raíces de ambos cultivares de arroz en comparación con el tratamiento con NN. Además, HJ753 exhibió actividades significativamente más altas de NITRATO REDUCTASA (NR) y GLUTAMINA SINTETASA (GS) en sus raíces que DJ8 bajo condiciones tanto de LN como de NN. El análisis transcriptómico identificó 23,205 genes en todas las muestras, con más de 5000 genes expresados diferencialmente (DEGs) detectados en respuesta al estrés por LN en ambos cultivares. El análisis de KEGG reveló que los DEGs estaban principalmente involucrados en la replicación del ADN, el metabolismo del triptófano, la biosíntesis de fenilpropanoides, la transducción de señales de hormonas vegetales y el metabolismo del N. Bajo estrés por LN, la mayoría de los genes asociados con las vías de metabolismo del triptófano y biosíntesis de fenilpropanoides permanecieron estables o se regularon al alza en ambos cultivares. En contraste, los genes relacionados con la transducción de señales de auxina, el metabolismo del N y la utilización del N exhibieron patrones de expresión específicos del genotipo significativos entre HJ753 y DJ8. En conclusión, este estudio elucidó las diferencias genotípicas en el desarrollo de raíces y los mecanismos de respuesta al N bajo estrés por LN a nivel molecular, proporcionando nuevas perspectivas sobre los mecanismos regulatorios de la eficiencia del N que pueden ser utilizados para desarrollar y apoyar la cría de cultivares de arroz eficientes en N.
Descripción
El nitrógeno (N) es un nutriente esencial para el crecimiento y desarrollo del arroz. Sin embargo, la aplicación excesiva de fertilizantes nitrogenados y la baja eficiencia en el uso del nitrógeno (NUE) han llevado a serios problemas ambientales y amenazado la sostenibilidad agrícola. En este estudio, comparamos los perfiles fisiológicos y transcriptómicos de las raíces de dos cultivares expuestos a nitrógeno normal (NN) y nitrógeno bajo (LN). Los resultados mostraron que el tratamiento con LN suprimió el crecimiento de las raíces y afectó gravemente las actividades enzimáticas en las raíces de ambos cultivares de arroz en comparación con el tratamiento con NN. Además, HJ753 exhibió actividades significativamente más altas de NITRATO REDUCTASA (NR) y GLUTAMINA SINTETASA (GS) en sus raíces que DJ8 bajo condiciones tanto de LN como de NN. El análisis transcriptómico identificó 23,205 genes en todas las muestras, con más de 5000 genes expresados diferencialmente (DEGs) detectados en respuesta al estrés por LN en ambos cultivares. El análisis de KEGG reveló que los DEGs estaban principalmente involucrados en la replicación del ADN, el metabolismo del triptófano, la biosíntesis de fenilpropanoides, la transducción de señales de hormonas vegetales y el metabolismo del N. Bajo estrés por LN, la mayoría de los genes asociados con las vías de metabolismo del triptófano y biosíntesis de fenilpropanoides permanecieron estables o se regularon al alza en ambos cultivares. En contraste, los genes relacionados con la transducción de señales de auxina, el metabolismo del N y la utilización del N exhibieron patrones de expresión específicos del genotipo significativos entre HJ753 y DJ8. En conclusión, este estudio elucidó las diferencias genotípicas en el desarrollo de raíces y los mecanismos de respuesta al N bajo estrés por LN a nivel molecular, proporcionando nuevas perspectivas sobre los mecanismos regulatorios de la eficiencia del N que pueden ser utilizados para desarrollar y apoyar la cría de cultivares de arroz eficientes en N.