Comparative transcriptomic insights into the mechanisms underlying maize (L.) embryogenic callus differentiation
Autores: Dai, Liqiang; Li, Tianjiao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Comparative transcriptomic insights into the mechanisms underlying maize (L.) embryogenic callus differentiation
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Agronomía y Ciencia de los Cultivos
Palabras clave
Células somáticas de plantas
Genes
Diferenciación de callos embriogénicos
Mecanismo genético
Rasgos de regeneración
Análisis del transcriptoma
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
La regeneración de células somáticas de plantas es un requisito previo para su cría biológica. La identificación de genes clave que controlan la diferenciación del callo embriogénico (EC) y la investigación del mecanismo genético de la determinación del destino celular son importantes para mejorar la variedad de plantas. En este estudio, se utilizaron la línea endogámica de maíz KN5585 y sus mutantes editados genéticamente, como materiales vegetales. Tres rasgos relacionados con la regeneración somática, la tasa de inducción de callo embriogénico (EIR), la tasa de callo verde (GCR) y la tasa de regeneración de plántulas (PRR), fueron identificados mediante cultivo de tejidos de embriones inmaduros. Además, los EC en diferentes etapas de diferenciación (0 d, 5 d, 10 d y 15 d) fueron sometidos a RNA-seq, y se realizaron análisis comparativos del transcriptoma. Los resultados mostraron que los rasgos de regeneración somática de los mutantes fueron todos significativamente más bajos que los del tipo salvaje (<0.01). El valor de PRR de KN5585 fue del 75.25%, mientras que el PRR más alto de los mutantes fue solo del 15.08%, lo que indica que la inhibición de la regeneración de EC. La secuenciación del transcriptoma produjo un total de 200.30 Gb de datos limpios de 24 bibliotecas, con un promedio de 6.53 Gb de datos limpios por biblioteca. Los datos de expresión génica de los mutantes y del tipo salvaje se compararon por separado en cuatro etapas de diferenciación, y se seleccionaron 689 genes diferencialmente expresados comunes (DEGs). WGCNA se utilizó para clasificar estos genes en nueve módulos, que posteriormente se sometieron a análisis de enriquecimiento de GO y KEGG. En total, 40, 23, 17 y 5 genes se enriquecieron significativamente (<0.05) en la transducción de señales de hormonas vegetales, la vía de señalización MAPK-plantas, la biosíntesis de fenilpropanoides y la fotosíntesis, respectivamente. Además, el análisis de la red de interacción proteína-proteína (PPI) reveló cinco nodos centrales involucrados en la vía MAPK-plantas, que pueden ser los genes clave que controlan la diferenciación de plántulas a partir de ECs. Los resultados anteriores proporcionan una base para la elucidación final del mecanismo molecular de la regeneración somática de plantas.
Descripción
La regeneración de células somáticas de plantas es un requisito previo para su cría biológica. La identificación de genes clave que controlan la diferenciación del callo embriogénico (EC) y la investigación del mecanismo genético de la determinación del destino celular son importantes para mejorar la variedad de plantas. En este estudio, se utilizaron la línea endogámica de maíz KN5585 y sus mutantes editados genéticamente, como materiales vegetales. Tres rasgos relacionados con la regeneración somática, la tasa de inducción de callo embriogénico (EIR), la tasa de callo verde (GCR) y la tasa de regeneración de plántulas (PRR), fueron identificados mediante cultivo de tejidos de embriones inmaduros. Además, los EC en diferentes etapas de diferenciación (0 d, 5 d, 10 d y 15 d) fueron sometidos a RNA-seq, y se realizaron análisis comparativos del transcriptoma. Los resultados mostraron que los rasgos de regeneración somática de los mutantes fueron todos significativamente más bajos que los del tipo salvaje (<0.01). El valor de PRR de KN5585 fue del 75.25%, mientras que el PRR más alto de los mutantes fue solo del 15.08%, lo que indica que la inhibición de la regeneración de EC. La secuenciación del transcriptoma produjo un total de 200.30 Gb de datos limpios de 24 bibliotecas, con un promedio de 6.53 Gb de datos limpios por biblioteca. Los datos de expresión génica de los mutantes y del tipo salvaje se compararon por separado en cuatro etapas de diferenciación, y se seleccionaron 689 genes diferencialmente expresados comunes (DEGs). WGCNA se utilizó para clasificar estos genes en nueve módulos, que posteriormente se sometieron a análisis de enriquecimiento de GO y KEGG. En total, 40, 23, 17 y 5 genes se enriquecieron significativamente (<0.05) en la transducción de señales de hormonas vegetales, la vía de señalización MAPK-plantas, la biosíntesis de fenilpropanoides y la fotosíntesis, respectivamente. Además, el análisis de la red de interacción proteína-proteína (PPI) reveló cinco nodos centrales involucrados en la vía MAPK-plantas, que pueden ser los genes clave que controlan la diferenciación de plántulas a partir de ECs. Los resultados anteriores proporcionan una base para la elucidación final del mecanismo molecular de la regeneración somática de plantas.