Artículo del transcriptoma | Estrés abiótico

En la naturaleza, las plantas se ven constantemente desafiadas por condiciones ambientales abióticas adversas como la sequía, el calor, el frío, las deficiencias de nutrientes y el exceso de sales o metales tóxicos en el suelo. Estas tensiones abióticas limitan el uso de la tierra cultivable a nivel mundial y tienen un impacto negativo en la productividad de los cultivos. Por lo tanto, comprender cómo las plantas perciben las señales de estrés y se adaptan a condiciones ambientales adversas es fundamental para la seguridad alimentaria mundial.

El transcriptoma se utiliza con mucha frecuencia en la investigación del estrés abiótico. Aunque existen diferencias en los diferentes mecanismos de estrés, las ideas de investigación que utilizan la tecnología del transcriptoma son generalmente similares. La clave es explorar el mecanismo regulador de las diferencias de resistencia.

Título del artículo: Perfiles transcripcionales revelan cambios en la regulación genética y las vías de transducción de señales durante el estrés térmico en wucai (Brassica campestris L.)

Publicación: BMC Genomics

Fecha de publicación: septiembre de 2021

Contenido de la investigación: el estudio exploró el mecanismo de respuesta de la colza colorida a la temperatura mediante el establecimiento de grupos de baja temperatura (LT), alta temperatura (HT) y de control.

Resultados:

(1) Según el estudio transcriptómico, en comparación con el grupo control, el número de genes expresados ​​diferencialmente en HT y LT fue 10702 y 7267 respectivamente.

(2) Con el fin de estudiar más a fondo los genes clave de la colorida colza en respuesta a la temperatura. Se realizaron anotaciones GO y KEGG en genes diferenciales y los resultados mostraron que la fotosíntesis y las vías de las proteínas de la antena fotosintética son muy importantes en el mecanismo de respuesta a la temperatura de la colza colorida. Se descubrió además que el alivio de las altas temperaturas limita en gran medida la expresión de genes importantes en la vía de la fotosíntesis, mientras que las bajas temperaturas conducirán a un aumento en la expresión de algunos genes clave en esta vía. En resumen, las plántulas coloridas muestran un mejor rendimiento fotosintético en condiciones de baja temperatura que en condiciones de alta temperatura.

Basándose en los resultados anteriores, el estudio especula que bajo estrés por bajas temperaturas, las plantas obtienen una mayor tolerancia al frío al regular positivamente la expresión de los genes de la fotosíntesis. Por el contrario, el estrés por altas temperaturas inhibe la expresión de genes clave y debilita la capacidad de autorregulación de la planta.

Título del artículo: Acumulación de transcritos específicos de la variedad durante la etapa reproductiva en arroz estresado por sequía

Publicación: Physiol Plant

Fecha de publicación: Octubre de 2021

Contenido de la investigación: Secuenciación de transcriptomas y análisis comparativo de tejidos en etapa de crecimiento (hojas, flores y raíces) de plantas N22 (tolerantes a la sequía) e IR64 (sensibles a la sequía) sometidas a tratamiento de sequía.

Resultados:

(1) Se encontró que el número de genes expresados ​​diferencialmente en N22 era casi el doble que en IR64. Muchos genes expresados ​​diferencialmente se asignaron a QTL relacionados con la sequía. Estos QTL están involucrados en el rendimiento de granos y la tolerancia a la sequía, y también están relacionados con la tolerancia a la sequía y rasgos clave de las plantas relacionados con la sequía.

(2) ***El análisis de expresión de genes diferenciales reveló varios genes clave que se sabe están implicados en el estrés por sequía. Al mismo tiempo, se descubrió que 1.366 genes diferenciales mostraban patrones reguladores completamente opuestos en las dos variedades de arroz en condiciones de sequía similares.

(3) Se descubrió que estos genes diferenciales específicos de la raza interactúan con más de 1.300 genes.

Estos incluían 32 genes que interactuaban con otros genes diferenciales específicos de la raza. También existen diferencias de secuencia en las regiones promotoras de estos genes entre las dos variedades de arroz. Esto demuestra la importancia de las diferencias en la regulación transcripcional para el desarrollo de la tolerancia a la sequía en las plantas. La variación basada en secuencia (promotor) puede explicar parcialmente el comportamiento transcripcional específico de un cultivar único.

Título del artículo: Los cambios transcripcionales en las semillas de arroz en desarrollo bajo estrés salino sugieren objetivos para manipular la calidad de las semillas

Publicación: Front Plant Sci

Fecha de publicación: diciembre de 2021 2017

Contenido de la investigación: este artículo explora los cambios en la calidad de las semillas de arroz bajo estrés salino en comparación con el cultivo ordinario de la tierra, el sodio, magnesio, potasio, etc. en las semillas de arroz japonica Samgwang cultivadas en sal. áreas ricas La acumulación de minerales aumenta considerablemente, se reduce el rendimiento, se retrasa el descabezado y se reduce el peso del grano. Por lo tanto, utilizamos la tecnología RNA-seq para realizar análisis del transcriptoma de semillas en desarrollo cultivadas en suelo hipersalino y suelo normal.

Resultados:

(1) El análisis de enriquecimiento de GO mostró que los genes regulados positivamente estaban estrechamente relacionados con el metabolismo de biomoléculas como aminoácidos, lignina, polisacáridos y quitina, y el estrés. respuesta.

(2) Mediante el análisis de las rutas metabólicas, los genes regulados positivamente estuvieron involucrados en las rutas biosintéticas del ácido abscísico y la melatonina, así como en la relación entre trehalosa, rafinosa y maltosa y el estrés ecológico.

(3) Los factores de transcripción que están regulados positivamente en el desarrollo de semillas bajo estrés salino incluyen bHLH, MYB y proteínas de choque térmico.

Estos pueden usarse como reguladores potenciales de la calidad de la semilla bajo estrés salino. Objetivo de estrés salino. El propósito del estudio es proporcionar una referencia útil para dilucidar la relación entre los mecanismos de respuesta de las semillas y la disminución de la calidad de las semillas bajo estrés salino, y proporcionar estrategias potenciales para mejorar la calidad de las semillas bajo estrés salino.

Título del artículo: Análisis fisiológicos y transcriptómicos revelan conocimientos novedosos sobre la respuesta específica del cultivar al estrés alcalino en alfalfa (MedicagosativaL.)

Publicación: Ecotox Environ Safe

Publicado: noviembre de 2021

Contenido de la investigación: El estudio utilizó dos cultivares de alfalfa con diferentes sensibilidades a condiciones alcalinas para análisis fisiológicos y transcriptómicos. El contenido de clorofila y el peso fresco sobre el suelo de la variedad Algonquin (AG) sensible a los álcalis disminuyó drásticamente después del tratamiento con álcali, mientras que la variedad Gongnong No.1 (GN) tolerante a los álcalis mantuvo un crecimiento y un contenido de clorofila relativamente estables.

Resultados:

(1) El análisis fisiológico muestra que, en comparación con AG, GN tiene un mayor contenido de iones Ca/Mg en condiciones alcalinas, iones ca/Mg/Na, prolato; Se reduce la proporción de aminoácidos a azúcares solubles y las actividades de la peroxidasa (POD) y la catalasa (CAT).

(2) El análisis transcriptómico identificó tres tipos de genes expresados ​​diferencialmente con respuesta alcalina entre las dos variedades; 48 genes fueron comúnmente inducidos en las dos variedades (CAR) y 574 genes eran de la variedad tolerante (TAR). ), 493 genes de variedades sensibles (SAR).

(3) Los análisis GO y KEGG mostraron que el gen CAR participa principalmente en la biosíntesis de fenilpropanoides, el metabolismo de los lípidos y la replicación y reparación del ADN; el gen TAR desempeña un papel importante en las vías metabólicas y la síntesis de metabolitos secundarios; y las vías de señalización MAPK, la biosíntesis de flavonoides y aminoácidos están enriquecidas; los genes SAR están particularmente enriquecidos en el metabolismo de la vitamina B6.

Este estudio proporciona nuevos conocimientos sobre el estudio del mecanismo de tolerancia a los álcalis de la alfalfa.

Para resistir el estrés ambiental, las plantas han desarrollado vías reguladoras interconectadas que les permiten responder y adaptarse al medio ambiente de manera oportuna. Las condiciones de estrés abiótico afectan muchos aspectos de la fisiología de las plantas y provocan cambios generalizados en los procesos celulares. El estudio de los mecanismos de resistencia de las plantas después del estrés abiótico es de gran importancia para el mejoramiento posterior. La investigación sobre el estrés a menudo se lleva a cabo mediante la construcción de un entorno de "estrés", la búsqueda de "rasgos diferenciales" y la exploración de "cambios diferenciales". Por lo general, se combina con experimentos fisiológicos para estudiar la resistencia al estrés de las plantas basándose en diferencias en indicadores fisiológicos. y luego utiliza la tecnología del transcriptoma para buscar nodos o genes clave para la resistencia al estrés a nivel de regulación transcripcional y realizar investigaciones de seguimiento.

Referencias:

1. Yuan, Lingyun et al. "El perfil transcripcional revela cambios en la regulación genética y las vías de transducción de señales durante el estrés térmico en wucai (Brassica campestris L.)". BMC genómica *vol. 22, 1 687. 22 de septiembre de 2021, doi: 10.1186/s12864-021-07981-9

2. Gour, Pratibha et al. “Acumulación de transcritos específicos de la variedad durante la etapa reproductiva”. en arroz afectado por sequía". Physiologia plantarum, 10.1111/ppl.13585. 15 de octubre de 2021, doi: 10.1111/ppl.13585

3. Lee, Choonseok et al. "Cambios transcripcionales en el arroz en desarrollo Las semillas sometidas a estrés salino sugieren objetivos para manipular la calidad de las semillas". Frontiers in plant science vol. 12 748273. 8 de noviembre de 2021, doi: 10.3389/fpls.2021.748273

4. Wei, Tian-Jiao et al " Los análisis fisiológicos y transcriptómicos revelan conocimientos novedosos sobre la respuesta específica del cultivar al estrés alcalino en alfalfa (Medicago sativa L.)". Ecotoxicología y seguridad ambiental, vol. 228 113017. 22 de noviembre de 2021, doi: 10.1016/j.ecoenv .2021.113017

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