La multi-ómica integrada revela el mecanismo de regeneración de brotes adventicios en cultivos in vitro de
Autores: Luo, Chenglin; Qiao, Xin; Dai, Xiaoying; Zhang, Yuntong; Liu, Xinliang; Wu, Yanfang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
La multi-ómica integrada revela el mecanismo de regeneración de brotes adventicios en cultivos in vitro de
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Callo
Regeneración
Pluripotente
Expresión génica
Señalización hormonal en plantas
Transformación genética
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 10
Citaciones: Sin citaciones
Un callo pluripotente es fundamental para la transformación genética; sin embargo, los mecanismos moleculares y celulares que regulan la formación del callo y la posterior diferenciación siguen sin esclarecerse, lo que obstaculiza el progreso en su mejora genética. Este estudio investigó sistemáticamente los cambios dinámicos durante la regeneración in vitro a través de observaciones morfológicas, ensayos fisiológicos y análisis transcriptómicos, mientras se comparaban las diferencias en la formación del callo bajo diversas condiciones de inducción para elucidar el mecanismo de su regeneración de alta eficiencia. Los resultados mostraron que la formación de un callo pluripotente es un paso crítico en la regeneración, caracterizado por la presencia de zonas celulares altamente proliferativas. En comparación con un callo ordinario (P3C), un callo pluripotente (P3) exhibió mayores actividades de oxidasa de polifenoles (PPO) y oxidasa de ácido indol-3-acético (IAAO), así como niveles elevados de ribósido de zeatina (ZR) y ácido abscísico (ABA). En contraste, P3 mostró niveles más bajos de azúcares solubles, proteínas solubles, malondialdehído (MDA), ácido indol-3-acético (IAA) y giberelinas (GA), una relación IAA/ZR reducida y una actividad de peroxidasa (POD) disminuida. El análisis de red de coexpresión génica ponderada (WGCNA) identificó 27 factores de transcripción (TFs) centrales fuertemente asociados con IAA/ZR, principalmente de las familias ERF, bHLH, MYB, WRKY y C3H. Los análisis de enriquecimiento de Gene Ontology (GO) y de la Enciclopedia de Genes y Genomas de Kioto (KEGG) revelaron el enriquecimiento significativo de genes diferencialmente expresados (DEGs) relacionados con la transducción de señales de hormonas vegetales y el metabolismo de la pared celular durante la adquisición del callo pluripotente. Investigaciones adicionales revelaron que cinco genes que codifican una putativa sintasa amido de ácido indol-3-acético GH3.1, la proteína TIFY 10A, un regulador de respuesta de dos componentes similar a ARR2, y la endotransglucosilasa/hidrolasa de xiloglucano, probablemente promueven la pluripotencia del callo al modular la señalización de hormonas vegetales y el metabolismo de la pared celular, mejorando así la regeneración in vitro. En resumen, este estudio proporciona información crítica sobre los mecanismos moleculares de la regeneración y ofrece valiosos recursos de germoplasma para establecer un sistema de transformación genética eficiente y estable a través de cultivos de tejidos.
Descripción
Un callo pluripotente es fundamental para la transformación genética; sin embargo, los mecanismos moleculares y celulares que regulan la formación del callo y la posterior diferenciación siguen sin esclarecerse, lo que obstaculiza el progreso en su mejora genética. Este estudio investigó sistemáticamente los cambios dinámicos durante la regeneración in vitro a través de observaciones morfológicas, ensayos fisiológicos y análisis transcriptómicos, mientras se comparaban las diferencias en la formación del callo bajo diversas condiciones de inducción para elucidar el mecanismo de su regeneración de alta eficiencia. Los resultados mostraron que la formación de un callo pluripotente es un paso crítico en la regeneración, caracterizado por la presencia de zonas celulares altamente proliferativas. En comparación con un callo ordinario (P3C), un callo pluripotente (P3) exhibió mayores actividades de oxidasa de polifenoles (PPO) y oxidasa de ácido indol-3-acético (IAAO), así como niveles elevados de ribósido de zeatina (ZR) y ácido abscísico (ABA). En contraste, P3 mostró niveles más bajos de azúcares solubles, proteínas solubles, malondialdehído (MDA), ácido indol-3-acético (IAA) y giberelinas (GA), una relación IAA/ZR reducida y una actividad de peroxidasa (POD) disminuida. El análisis de red de coexpresión génica ponderada (WGCNA) identificó 27 factores de transcripción (TFs) centrales fuertemente asociados con IAA/ZR, principalmente de las familias ERF, bHLH, MYB, WRKY y C3H. Los análisis de enriquecimiento de Gene Ontology (GO) y de la Enciclopedia de Genes y Genomas de Kioto (KEGG) revelaron el enriquecimiento significativo de genes diferencialmente expresados (DEGs) relacionados con la transducción de señales de hormonas vegetales y el metabolismo de la pared celular durante la adquisición del callo pluripotente. Investigaciones adicionales revelaron que cinco genes que codifican una putativa sintasa amido de ácido indol-3-acético GH3.1, la proteína TIFY 10A, un regulador de respuesta de dos componentes similar a ARR2, y la endotransglucosilasa/hidrolasa de xiloglucano, probablemente promueven la pluripotencia del callo al modular la señalización de hormonas vegetales y el metabolismo de la pared celular, mejorando así la regeneración in vitro. En resumen, este estudio proporciona información crítica sobre los mecanismos moleculares de la regeneración y ofrece valiosos recursos de germoplasma para establecer un sistema de transformación genética eficiente y estable a través de cultivos de tejidos.