Los cambios en metabolitos y transcriptómica revelan el proceso de estratificación en frío en semillas
Autores: Ning, Rongchun; Li, Caixia; Fan, Tingting; Ji, Tingting; Xu, Wenhua
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Los cambios en metabolitos y transcriptómica revelan el proceso de estratificación en frío en semillas
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
En peligro de extinción
Perenne
Hierba medicinal
Estratificación en frío
Hormonas vegetales
Transcriptoma
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 9
Citaciones: Sin citaciones
Ying, una hierba medicinal perenne en peligro de extinción, exhibe una dormancia morfo-fisiológica en sus semillas, requiriendo estratificación en frío para la germinación. Sin embargo, los mecanismos moleculares precisos que subyacen a esta transición de la dormancia a la germinación siguen siendo poco claros. Este estudio integra técnicas de transcriptómica y metabolómica dirigida a hormonas vegetales para desentrañar estos intrincados mecanismos regulatorios moleculares durante la estratificación en frío en las semillas. Se producen alteraciones significativas en las propiedades fisicoquímicas (almidón, azúcares solubles, proteínas solubles) y actividades enzimáticas (PK, SDH, G-6-PDH) dentro de las semillas durante la estratificación. Para caracterizar y monitorear la formación y transformación de hormonas vegetales a lo largo de este proceso, se analizaron extractos de semillas en cinco etapas de estratificación de 0 días (S0), 30 días (S1), 60 días (S2), 90 días (S3) y 120 días (S4) utilizando UPLC-MS/MS, revelando un total de 37 metabolitos diferenciales pertenecientes a siete clases principales de hormonas vegetales. Para investigar los procesos biosintéticos y de conversión de hormonas vegetales relacionadas con la dormancia y germinación de semillas, se monitoreó la transcriptómica de las semillas a través de RNA-seq, revelando 65,372 genes expresados diferencialmente asociados con la síntesis y señalización de hormonas vegetales. Notablemente, las citoquininas (CKs) y las giberelinas (GAs) exhibieron efectos sinérgicos, mientras que el ácido abscísico (ABA) mostró efectos antagónicos. Además, se identificaron genes clave a través de un análisis de red integrado. En este riguroso estudio científico, elucidamos sistemáticamente los intrincados mecanismos regulatorios moleculares dinámicos que rigen la transición de la dormancia a la germinación en semillas durante la estratificación. Al examinar meticulosamente estos mecanismos, establecemos una sólida base de conocimiento que sirve como base científica para facilitar programas de cría a gran escala y avanzar en el cultivo artificial de esta planta medicinal de gran valor.
Descripción
Ying, una hierba medicinal perenne en peligro de extinción, exhibe una dormancia morfo-fisiológica en sus semillas, requiriendo estratificación en frío para la germinación. Sin embargo, los mecanismos moleculares precisos que subyacen a esta transición de la dormancia a la germinación siguen siendo poco claros. Este estudio integra técnicas de transcriptómica y metabolómica dirigida a hormonas vegetales para desentrañar estos intrincados mecanismos regulatorios moleculares durante la estratificación en frío en las semillas. Se producen alteraciones significativas en las propiedades fisicoquímicas (almidón, azúcares solubles, proteínas solubles) y actividades enzimáticas (PK, SDH, G-6-PDH) dentro de las semillas durante la estratificación. Para caracterizar y monitorear la formación y transformación de hormonas vegetales a lo largo de este proceso, se analizaron extractos de semillas en cinco etapas de estratificación de 0 días (S0), 30 días (S1), 60 días (S2), 90 días (S3) y 120 días (S4) utilizando UPLC-MS/MS, revelando un total de 37 metabolitos diferenciales pertenecientes a siete clases principales de hormonas vegetales. Para investigar los procesos biosintéticos y de conversión de hormonas vegetales relacionadas con la dormancia y germinación de semillas, se monitoreó la transcriptómica de las semillas a través de RNA-seq, revelando 65,372 genes expresados diferencialmente asociados con la síntesis y señalización de hormonas vegetales. Notablemente, las citoquininas (CKs) y las giberelinas (GAs) exhibieron efectos sinérgicos, mientras que el ácido abscísico (ABA) mostró efectos antagónicos. Además, se identificaron genes clave a través de un análisis de red integrado. En este riguroso estudio científico, elucidamos sistemáticamente los intrincados mecanismos regulatorios moleculares dinámicos que rigen la transición de la dormancia a la germinación en semillas durante la estratificación. Al examinar meticulosamente estos mecanismos, establecemos una sólida base de conocimiento que sirve como base científica para facilitar programas de cría a gran escala y avanzar en el cultivo artificial de esta planta medicinal de gran valor.