Los brasinosteroides mejoran la resistencia a bajas temperaturas al promover la formación de azúcares en los mesocotilos de maíz
Autores: Sun, Siqi; Zhao, Xiaoqiang; Li, Xin; Niu, Yining
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
La germinación y elongación del maíz en la etapa temprana de crecimiento están estrechamente relacionadas con la elongación del mesocotilo, que es una de las primeras partes en detectar la temperatura externa, además de la coleóptile. El estrés por bajas temperaturas (LT, 10~15 grados C) puede afectar significativamente la supervivencia y el crecimiento de las plántulas de maíz. Además, los brasinosteroides (BRs) se han utilizado en los últimos años para ayudar a aliviar el daño causado por LT en varias plantas. Sin embargo, la interacción entre LT, BRs y azúcar sigue sin estar clara. Por lo tanto, examinamos las relaciones entre los contenidos de glucosa, sacarosa y almidón, junto con los cambios en los genes diferencialmente expresados (DEGs) involucrados en el metabolismo de almidón y sacarosa y las vías de glucólisis/gluconeogénesis. En comparación con CK (0 M 24-epibrasinolida (EBR) aplicada a 25 grados C), los contenidos de glucosa y sacarosa aumentaron en 0.26, 0.47 y 0.70 mg g FW y 0.80, 0.30 y 0.61 mg g FW, respectivamente, bajo los tratamientos CKE (2.0 M 24-epibrasinolida (EBR) aplicada a 25 grados C), LT (0 M 24-epibrasinolida (EBR) aplicada a 10 grados C) y LTE (2.0 M 24-epibrasinolida (EBR) aplicada a 10 grados C). Sin embargo, los contenidos de almidón disminuyeron bajo los tratamientos LT y LTE, en -20.54% y -0.20%, respectivamente, en comparación con CK. Esto sugiere que la señalización y el metabolismo del azúcar juegan roles clave en la regulación de la tolerancia a LT, y la aplicación de EBR puede aliviar el daño por LT regulando los niveles de acumulación de azúcar. Además, se identificaron 108 DEGs en las vías de metabolismo de almidón y sacarosa, junto con 23 en glucólisis, con 65 DEGs a nivel transcriptómico. El común (hexokinasa-3) en ambas vías suele estar regulado a la baja, y el grado de regulación a la baja cuando se añade EBR es menor que bajo LT solo. Además, genes clave como (glucano endo-1,3-beta-glucosidasa 3), (LOC541703 no caracterizado) y (sacarosa sintasa 2) se expresaron diferencialmente bajo LT, con sus niveles de expresión disminuyendo aún más cuando se añadió EBR. En conclusión, nuestros resultados proporcionan una nueva dirección hacia los mecanismos moleculares mediante los cuales la aplicación exógena de EBR mejora la tolerancia a bajas temperaturas en las plántulas de maíz.
Descripción
La germinación y elongación del maíz en la etapa temprana de crecimiento están estrechamente relacionadas con la elongación del mesocotilo, que es una de las primeras partes en detectar la temperatura externa, además de la coleóptile. El estrés por bajas temperaturas (LT, 10~15 grados C) puede afectar significativamente la supervivencia y el crecimiento de las plántulas de maíz. Además, los brasinosteroides (BRs) se han utilizado en los últimos años para ayudar a aliviar el daño causado por LT en varias plantas. Sin embargo, la interacción entre LT, BRs y azúcar sigue sin estar clara. Por lo tanto, examinamos las relaciones entre los contenidos de glucosa, sacarosa y almidón, junto con los cambios en los genes diferencialmente expresados (DEGs) involucrados en el metabolismo de almidón y sacarosa y las vías de glucólisis/gluconeogénesis. En comparación con CK (0 M 24-epibrasinolida (EBR) aplicada a 25 grados C), los contenidos de glucosa y sacarosa aumentaron en 0.26, 0.47 y 0.70 mg g FW y 0.80, 0.30 y 0.61 mg g FW, respectivamente, bajo los tratamientos CKE (2.0 M 24-epibrasinolida (EBR) aplicada a 25 grados C), LT (0 M 24-epibrasinolida (EBR) aplicada a 10 grados C) y LTE (2.0 M 24-epibrasinolida (EBR) aplicada a 10 grados C). Sin embargo, los contenidos de almidón disminuyeron bajo los tratamientos LT y LTE, en -20.54% y -0.20%, respectivamente, en comparación con CK. Esto sugiere que la señalización y el metabolismo del azúcar juegan roles clave en la regulación de la tolerancia a LT, y la aplicación de EBR puede aliviar el daño por LT regulando los niveles de acumulación de azúcar. Además, se identificaron 108 DEGs en las vías de metabolismo de almidón y sacarosa, junto con 23 en glucólisis, con 65 DEGs a nivel transcriptómico. El común (hexokinasa-3) en ambas vías suele estar regulado a la baja, y el grado de regulación a la baja cuando se añade EBR es menor que bajo LT solo. Además, genes clave como (glucano endo-1,3-beta-glucosidasa 3), (LOC541703 no caracterizado) y (sacarosa sintasa 2) se expresaron diferencialmente bajo LT, con sus niveles de expresión disminuyendo aún más cuando se añadió EBR. En conclusión, nuestros resultados proporcionan una nueva dirección hacia los mecanismos moleculares mediante los cuales la aplicación exógena de EBR mejora la tolerancia a bajas temperaturas en las plántulas de maíz.