Perspectivas sobre los genes que codifican proteínas que contienen el dominio LEA_1 en, una planta tuberosa tolerante a la desecación
Autores: Zhao, Yongguo; Fu, Xiaowen; Zou, Zhi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Perspectivas sobre los genes que codifican proteínas que contienen el dominio LEA_1 en, una planta tuberosa tolerante a la desecación
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Proteínas
Tolerancia a la deshidratación
Tubérculos
Familia de genes
Ortogrupos
Grupos filogenéticos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 11
Citaciones: Sin citaciones
Las proteínas que contienen dominios LEA_1 constituyen una clase de proteínas abundantes en la embriogénesis tardía que son altamente hidrofílicas y se acumulan predominantemente en semillas maduras. Aunque se ha demostrado que las proteínas LEA_1 son esenciales para la tolerancia a la deshidratación y la longevidad de las semillas, hay poca información disponible sobre sus roles en órganos de almacenamiento no semilla. En este estudio, se realizó una primera caracterización a nivel genómico de la familia de genes en chufa (L., Cyperaceae), cuyas tubérculos subterráneos son tolerantes a la deshidratación con un contenido de humedad de menos del 6%. Se identificaron cinco miembros de la familia en chufa, en comparación con cuatro a seis encontrados en siete otras plantas de Cyperaceae, pero relativamente más que los tres reportados en Arabidopsis. Una comparación adicional de 125 miembros de 29 especies de plantas apoya la divergencia temprana de la familia en dos grupos filogenéticos antes de la radiación de las angiospermas, y la expansión de genes en chufa fue resultado de duplicaciones de genoma completo que ocurrieron después de la separación con el clado de eudicotiledóneas. Estos dos grupos filogenéticos podrían dividirse aún más en seis ortogrupos en el clado de monocotiledóneas, cinco de los cuales están presentes en chufa y el restante es específico de Poaceae. También se observaron variaciones estructurales frecuentes y divergencia en la expresión de los paralogos. Significativamente, en contraste con la expresión preferencial de genes en semillas en Arabidopsis, arroz y maíz, el perfil transcripcional y el análisis de qRT-PCR revelaron que los genes han evolucionado para expresarse predominantemente en tubérculos, exhibiendo una acumulación similar a la deshidratación de semillas durante el desarrollo del tubérculo. Además, se demostró que los transcritos en tubérculos eran considerablemente más que los de sus ortologos en la mala hierba de nuez morada, otra planta de Cyperaceae que produce tubérculos sensibles a la deshidratación. Estos resultados implican una activación específica de la especie y roles clave de los genes en la adquisición de tolerancia a la deshidratación de los tubérculos de chufa, como se observa en semillas ortodoxas. Nuestros hallazgos no solo mejoran la comprensión de la evolución específica de linajes de la familia, sino que también proporcionan información valiosa para un análisis funcional adicional y mejora genética en chufa.
Descripción
Las proteínas que contienen dominios LEA_1 constituyen una clase de proteínas abundantes en la embriogénesis tardía que son altamente hidrofílicas y se acumulan predominantemente en semillas maduras. Aunque se ha demostrado que las proteínas LEA_1 son esenciales para la tolerancia a la deshidratación y la longevidad de las semillas, hay poca información disponible sobre sus roles en órganos de almacenamiento no semilla. En este estudio, se realizó una primera caracterización a nivel genómico de la familia de genes en chufa (L., Cyperaceae), cuyas tubérculos subterráneos son tolerantes a la deshidratación con un contenido de humedad de menos del 6%. Se identificaron cinco miembros de la familia en chufa, en comparación con cuatro a seis encontrados en siete otras plantas de Cyperaceae, pero relativamente más que los tres reportados en Arabidopsis. Una comparación adicional de 125 miembros de 29 especies de plantas apoya la divergencia temprana de la familia en dos grupos filogenéticos antes de la radiación de las angiospermas, y la expansión de genes en chufa fue resultado de duplicaciones de genoma completo que ocurrieron después de la separación con el clado de eudicotiledóneas. Estos dos grupos filogenéticos podrían dividirse aún más en seis ortogrupos en el clado de monocotiledóneas, cinco de los cuales están presentes en chufa y el restante es específico de Poaceae. También se observaron variaciones estructurales frecuentes y divergencia en la expresión de los paralogos. Significativamente, en contraste con la expresión preferencial de genes en semillas en Arabidopsis, arroz y maíz, el perfil transcripcional y el análisis de qRT-PCR revelaron que los genes han evolucionado para expresarse predominantemente en tubérculos, exhibiendo una acumulación similar a la deshidratación de semillas durante el desarrollo del tubérculo. Además, se demostró que los transcritos en tubérculos eran considerablemente más que los de sus ortologos en la mala hierba de nuez morada, otra planta de Cyperaceae que produce tubérculos sensibles a la deshidratación. Estos resultados implican una activación específica de la especie y roles clave de los genes en la adquisición de tolerancia a la deshidratación de los tubérculos de chufa, como se observa en semillas ortodoxas. Nuestros hallazgos no solo mejoran la comprensión de la evolución específica de linajes de la familia, sino que también proporcionan información valiosa para un análisis funcional adicional y mejora genética en chufa.