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La sobreexpresión del gen aumenta significativamente la tolerancia a la sequía en Arabidopsis y soja transgénicas

Autores: Wang, Xinyu; Sun, Yao; Wang, Rui; Li, Xinyang; Li, Yongyi; Wang, Tianyu; Guo, Zhaohao; Li, Yan; Qiu, Wenxi; Guan, Shuyan; Zhang, Qi; Wang, Piwu; Li, Mingze; Liu, Siyan; Fan, Xuhong

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

La sobreexpresión del gen aumenta significativamente la tolerancia a la sequía en Arabidopsis y soja transgénicas


Categoría

Ciencias Agrícolas y Biológicas

Subcategoría

Agronomía y Ciencia de los Cultivos

Palabras clave

Estrés por sequía
Expresión génica
Enzimas antioxidantes
Tasa de fotosíntesis
Capacidades osmorreguladoras
Tolerancia de la soja

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 37

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El estrés por sequía es uno de los principales factores de estrés adverso que afecta el rendimiento de la soja ( [L.] Merr.). La proteína abundante en la embriogénesis tardía (proteína LEA) es una gran familia de proteínas ampliamente distribuida en varios tipos de organismos, y esta clase de proteínas desempeña un papel importante en la protección de proteínas, lípidos de membrana y lípidos dentro de la célula. El gen de la soja es miembro de la subfamilia LEA_6. La expresión del gen aumentó significativamente después del estrés por sequía en la soja. Un ensayo de localización subcelular confirmó que el gen actúa en la membrana celular. Contra el tipo salvaje , descubrimos que las líneas de Arabidopsis que sobreexpresaban el gen eran significativamente más tolerantes a la sequía en las etapas de germinación y plántula bajo estrés por sequía. Para investigar más a fondo la función de tolerancia a la sequía de este gen en la soja, se obtuvieron nueve líneas de sobreexpresión del gen de soja de la generación T y dos líneas de edición del gen de soja de la generación T mediante el método mediado por Agrobacterium utilizando una cepa de soja de tipo salvaje (JN28) como receptor. La tasa de germinación, la longitud de la raíz, el contenido de clorofila (CHL), el contenido de prolina (Pro), el contenido de malondialdehído (MDA), el contenido de anión superóxido (O), el contenido de peróxido de hidrógeno (HO), la tinción (NBT, DAB) y las actividades de enzimas antioxidantes (CAT, SOD, POD), e índices fisiológicos fotosintéticos de los tres tipos diferentes de cepas fueron medidos y analizados antes y después del estrés por sequía. Combinando los resultados de los experimentos de rehidratación e índices fisiológicos y bioquímicos, encontramos que la sobreexpresión del gen protegió las actividades de las enzimas antioxidantes bajo estrés por sequía. Las actividades de la superóxido dismutasa (SOD), catalasa (CAT) y peroxidasa (POD) aumentaron en promedio un 34.28%, 26.12% y 30.01%, respectivamente, en plantas de soja que sobreexpresaban el gen en comparación con las de soja de tipo salvaje. Bajo condiciones de estrés por sequía, las plantas de soja que sobreexpresaban el gen mostraron un aumento promedio del 76.81% en la tasa de fotosíntesis (Pn), 39.8% en la tasa de transpiración (Tr), 126% en la conductancia estomática (Gs), 47.71% en la concentración de CO intercelular (Ci) y 26.44% en la eficiencia instantánea del uso del agua (WUEi). La mejora de estos índices ayudó a reducir la acumulación de especies reactivas de oxígeno (ROS) en las plantas. Además, encontramos que bajo estrés por sequía, el contenido de MDA se redujo en promedio un 18.8%, y el contenido de Pro se incrementó en promedio un 60.14% en plantas de soja que sobreexpresaban el gen, y los cambios en estos índices indicaron que las plantas tenían capacidades antioxidantes y osmorregulatorias más fuertes en respuesta al estrés por sequía. En resumen, este experimento demostró que el gen juega un papel importante en la tolerancia de la soja al estrés por sequía, y al sobreexpresar el gen, las plantas de soja pueden tolerar mejor el estrés por sequía y mantener funciones fisiológicas normales.

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