Meta-análisis de datos de microarreglos y su utilidad en la disecación de los QTL mapeados para la aclimatación al calor en arroz
Autores: Singh, Bablee Kumari; Venkadesan, Sureshkumar; Ramkumar, M. K.; Shanmugavadivel, P. S.; Dutta, Bipratip; Prakash, Chandra; Pal, Madan; Solanke, Amolkumar U.; Rai, Anil; Singh, Nagendra Kumar; Mohapatra, Trilochan; Sevanthi, Amitha Mithra
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Meta-análisis de datos de microarreglos y su utilidad en la disecación de los QTL mapeados para la aclimatación al calor en arroz
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Estrés térmico
Genes
QTLs
Conjuntos de datos de microarreglos
Recurso genómico
Análisis de expresión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 7
Citaciones: Sin citaciones
En el actual escenario de calentamiento global, es imperativo desarrollar cultivos con una mejor tolerancia o aclimatación al calor, para lo cual el conocimiento de los principales genes o regiones genómicas tolerantes al estrés térmico es un requisito previo. Aunque se han mapeado varios loci de rasgos cuantitativos (QTL) para la tolerancia al calor en arroz, aún no se han reportado genes candidatos de estos QTL. El meta-análisis de conjuntos de datos de microarreglos para el estrés térmico en arroz puede proporcionarnos un mejor recurso genómico para la disecación de QTL y la identificación de los principales genes candidatos para la tolerancia al estrés térmico. En el presente estudio, se creó una base de datos, RiceMetaSys-H, que comprende 4227 genes (HRG) responsables de la respuesta al estrés térmico, utilizando siete conjuntos de datos de microarreglos disponibles públicamente. Esto incluyó conjuntos de datos de microarreglos generados internamente de Nagina 22 (N22) e IR64 sometidos a 8 días de estrés térmico. La base de datos tiene disposiciones para buscar los HRG a través de genotipos, etapas de crecimiento, tejidos e intervalos físicos en el genoma, así como IDs de Locus, que proporcionan información completa sobre los HRG con sus anotaciones y cambios de pliegue, junto con el material experimental utilizado para el análisis. Se encontró que la regulación positiva de los genes involucrados en la biosíntesis y señalización de hormonas, el metabolismo de azúcares, la fijación de carbono y la vía de ROS eran los mecanismos clave de la tolerancia al calor mejorada. Integrando el análisis de variantes y expresión, la base de datos se utilizó para la disecación del efecto principal de los QTL en los cromosomas 4, 5 y 9 de la población de mapeo IR64/N22. De los 18, 54 y 62 genes en estos tres QTL, 5, 15 y 12 genes presentaron sustituciones no sinónimas. Se identificaron cincuenta y siete genes interactuantes de los QTL seleccionados mediante un análisis de red de los HRG en las regiones de QTL. El análisis de variantes reveló que la proporción de sustituciones únicas de aminoácidos (entre N22/IR64) en los genes específicos de QTL era mucho mayor que las sustituciones comunes, es decir, 2.58:0.88 (2.93 veces), en comparación con los genes de la red en una proporción de 0.88:0.67 (1.313 veces). Un análisis de expresión de estos 89 genes mostró 43 DEGs entre IR64/N22. Al integrar los perfiles de expresión, las variaciones alélicas y la base de datos, se identificaron cuatro candidatos robustos (LOC_Os05g43870, LOC_Os09g27830, LOC_Os09g27650 y LOC_Os09g28000) para una mayor tolerancia al estrés térmico. La base de datos así desarrollada en arroz puede ser utilizada en la mejora para combatir el estrés por altas temperaturas.
Descripción
En el actual escenario de calentamiento global, es imperativo desarrollar cultivos con una mejor tolerancia o aclimatación al calor, para lo cual el conocimiento de los principales genes o regiones genómicas tolerantes al estrés térmico es un requisito previo. Aunque se han mapeado varios loci de rasgos cuantitativos (QTL) para la tolerancia al calor en arroz, aún no se han reportado genes candidatos de estos QTL. El meta-análisis de conjuntos de datos de microarreglos para el estrés térmico en arroz puede proporcionarnos un mejor recurso genómico para la disecación de QTL y la identificación de los principales genes candidatos para la tolerancia al estrés térmico. En el presente estudio, se creó una base de datos, RiceMetaSys-H, que comprende 4227 genes (HRG) responsables de la respuesta al estrés térmico, utilizando siete conjuntos de datos de microarreglos disponibles públicamente. Esto incluyó conjuntos de datos de microarreglos generados internamente de Nagina 22 (N22) e IR64 sometidos a 8 días de estrés térmico. La base de datos tiene disposiciones para buscar los HRG a través de genotipos, etapas de crecimiento, tejidos e intervalos físicos en el genoma, así como IDs de Locus, que proporcionan información completa sobre los HRG con sus anotaciones y cambios de pliegue, junto con el material experimental utilizado para el análisis. Se encontró que la regulación positiva de los genes involucrados en la biosíntesis y señalización de hormonas, el metabolismo de azúcares, la fijación de carbono y la vía de ROS eran los mecanismos clave de la tolerancia al calor mejorada. Integrando el análisis de variantes y expresión, la base de datos se utilizó para la disecación del efecto principal de los QTL en los cromosomas 4, 5 y 9 de la población de mapeo IR64/N22. De los 18, 54 y 62 genes en estos tres QTL, 5, 15 y 12 genes presentaron sustituciones no sinónimas. Se identificaron cincuenta y siete genes interactuantes de los QTL seleccionados mediante un análisis de red de los HRG en las regiones de QTL. El análisis de variantes reveló que la proporción de sustituciones únicas de aminoácidos (entre N22/IR64) en los genes específicos de QTL era mucho mayor que las sustituciones comunes, es decir, 2.58:0.88 (2.93 veces), en comparación con los genes de la red en una proporción de 0.88:0.67 (1.313 veces). Un análisis de expresión de estos 89 genes mostró 43 DEGs entre IR64/N22. Al integrar los perfiles de expresión, las variaciones alélicas y la base de datos, se identificaron cuatro candidatos robustos (LOC_Os05g43870, LOC_Os09g27830, LOC_Os09g27650 y LOC_Os09g28000) para una mayor tolerancia al estrés térmico. La base de datos así desarrollada en arroz puede ser utilizada en la mejora para combatir el estrés por altas temperaturas.