Caracterización de la familia de genes de la soja identifica como una proteína clave en la tolerancia al estrés salino
Autores: Li, Xin; Li, Yunlong; Sun, Yan; Li, Sinan; Cai, Quan; Li, Shujun; Sun, Minghao; Yu, Tao; Meng, Xianglong; Zhang, Jianguo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Caracterización de la familia de genes de la soja identifica como una proteína clave en la tolerancia al estrés salino
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Gpat
Soja
Tolerancia a la sal
Plastidio
Daño oxidativo
Peroxidación lipídica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 7
Citaciones: Sin citaciones
Las aciltransferasas de glicerol-3-fosfato (GPATs) catalizan el paso inicial y limitante de la biosíntesis de glicerolípidos, sin embargo, su contribución a la tolerancia a la sal en las plantas de soja (Glycine max (L.) Merr.) sigue siendo en gran medida desconocida. En este estudio, se identificaron un total de 27 genes, y se analizaron exhaustivamente sus relaciones evolutivas, distribución cromosómica, motivos conservados y elementos cis-reguladores. A través de análisis transcriptómicos y de qPCR, se encontró que muchos se expresan predominantemente en raíces, siendo un isoforma dirigida a plastidios la que mostró la activación transcripcional más rápida y pronunciada bajo estrés salino. Experimentos de fusión con GFP en ensayos de expresión transitoria confirmaron la localización plastidial de esta isoforma. La expresión heteróloga junto con análisis de cinética enzimática validaron su función enzimática como miembro de la familia GPAT. Las líneas de raíces peludas de soja que sobreexpresan esta isoforma mostraron una elongación de raíces mejorada, un aumento de biomasa y una eficiencia fotosintética mejorada bajo estrés de 120 mM de NaCl, mientras que los mutantes knockout de CRISPR/Cas9 mostraron una inhibición del crecimiento pronunciada. Ensayos fisiológicos demostraron que la sobreexpresión mitigó el daño oxidativo al limitar la acumulación de especies reactivas de oxígeno (ROS) y la peroxidación lipídica, aumentando las actividades de las enzimas antioxidantes (CAT, SOD, POD) y elevando las proporciones de AsA/DHA y GSH/GSSG. Estos cambios contribuyeron a la homeostasis redox y mejoraron la capacidad de extrusión de Na. Un estudio de asociación a nivel genómico (GWAS) que involucró 288 accesiones de soja identificó un polimorfismo de un solo nucleótido en el promotor que estaba significativamente correlacionado con la tolerancia a la sal, y el alelo beneficioso emergió como un prometedor marcador molecular para la cría. Juntas, estas análisis enfatizan el estatus de esta isoforma como un regulador principal de la adaptación al estrés salino a través de la modulación coordinada del metabolismo lipídico y el equilibrio redox, amplían la anotación funcional de la familia GPAT de soja y destacan nuevos recursos genéticos que pueden ser aprovechados para mejorar la tolerancia al estrés salino en cultivares de soja.
Descripción
Las aciltransferasas de glicerol-3-fosfato (GPATs) catalizan el paso inicial y limitante de la biosíntesis de glicerolípidos, sin embargo, su contribución a la tolerancia a la sal en las plantas de soja (Glycine max (L.) Merr.) sigue siendo en gran medida desconocida. En este estudio, se identificaron un total de 27 genes, y se analizaron exhaustivamente sus relaciones evolutivas, distribución cromosómica, motivos conservados y elementos cis-reguladores. A través de análisis transcriptómicos y de qPCR, se encontró que muchos se expresan predominantemente en raíces, siendo un isoforma dirigida a plastidios la que mostró la activación transcripcional más rápida y pronunciada bajo estrés salino. Experimentos de fusión con GFP en ensayos de expresión transitoria confirmaron la localización plastidial de esta isoforma. La expresión heteróloga junto con análisis de cinética enzimática validaron su función enzimática como miembro de la familia GPAT. Las líneas de raíces peludas de soja que sobreexpresan esta isoforma mostraron una elongación de raíces mejorada, un aumento de biomasa y una eficiencia fotosintética mejorada bajo estrés de 120 mM de NaCl, mientras que los mutantes knockout de CRISPR/Cas9 mostraron una inhibición del crecimiento pronunciada. Ensayos fisiológicos demostraron que la sobreexpresión mitigó el daño oxidativo al limitar la acumulación de especies reactivas de oxígeno (ROS) y la peroxidación lipídica, aumentando las actividades de las enzimas antioxidantes (CAT, SOD, POD) y elevando las proporciones de AsA/DHA y GSH/GSSG. Estos cambios contribuyeron a la homeostasis redox y mejoraron la capacidad de extrusión de Na. Un estudio de asociación a nivel genómico (GWAS) que involucró 288 accesiones de soja identificó un polimorfismo de un solo nucleótido en el promotor que estaba significativamente correlacionado con la tolerancia a la sal, y el alelo beneficioso emergió como un prometedor marcador molecular para la cría. Juntas, estas análisis enfatizan el estatus de esta isoforma como un regulador principal de la adaptación al estrés salino a través de la modulación coordinada del metabolismo lipídico y el equilibrio redox, amplían la anotación funcional de la familia GPAT de soja y destacan nuevos recursos genéticos que pueden ser aprovechados para mejorar la tolerancia al estrés salino en cultivares de soja.