El fósforo altera el metabolismo de azúcares y aminoácidos en granos de trigo de élite
Autores: Wei, Jialian; Zhang, Xiangchi; Li, Gang; Fu, Kaiyong; Yan, Mei; Li, Cheng; Li, Chunyan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Fósforo
Almidón
Aminoácido
Comunicación metabólica
Granos de trigo
Proteínas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 8
Citaciones: Sin citaciones
El suministro de fósforo influye significativamente en la acumulación de almidón y aminoácidos en los granos de trigo, sin embargo, los mecanismos que coordinan la interacción metabólica entre azúcares y aminoácidos bajo la disponibilidad diferencial de fósforo siguen siendo elusivos. Para abordar esta brecha de conocimiento, realizamos un ensayo controlado sobre la suplementación de fósforo utilizando trigo (Triticum aestivum L. cv. Xindong 20) con tres tratamientos: P0 (0 kg·ha, deficiencia de fósforo), LP (105 kg·ha, fósforo normal) y HP (210 kg·ha, exceso de fósforo). Se recolectaron muestras de semillas a los 7, 14 y 21 días post-anthesis (DPA). Este diseño permitió un análisis sistemático de cómo la disponibilidad de fósforo modula la relación metabólica entre aminoácidos y azúcares durante el desarrollo del grano. El perfil proteómico de las proteínas asociadas a los gránulos de almidón (SGAPs) demostró que el trigo reprograma la asignación de carbohidratos en respuesta a la disponibilidad de fósforo. Notablemente, las proteínas expresadas diferencialmente (DEPs) exhibieron patrones de regulación específicos de tejido: las DEPs localizadas en el pericarpio fueron predominantemente reguladas al alza, mientras que las DEPs asociadas al endospermo mostraron regulación a la baja bajo la modulación del fósforo. Mecanísticamente, la aplicación de fósforo desencadenó un catabolismo acelerado del almidón en el pericarpio (Pe) junto con un anabolismo del almidón mejorado en el endospermo (En), alterando así la dinámica temporal del desarrollo de los gránulos de almidón. Estos hallazgos elucidan patrones regulatorios clave de la nutrición de fósforo en el metabolismo del grano de trigo, estableciendo un marco bioquímico para la optimización de los parámetros de calidad del almidón. Las redes metabólicas sensibles al fósforo identificadas revelan mecanismos fundamentales que apoyan el desarrollo de estrategias de mejoramiento de precisión y prácticas de cultivo eficientes en fósforo. Esta investigación ofrece nuevas vías para mejorar simultáneamente tanto el rendimiento del grano como la calidad nutricional en los sistemas de producción de trigo.
Descripción
El suministro de fósforo influye significativamente en la acumulación de almidón y aminoácidos en los granos de trigo, sin embargo, los mecanismos que coordinan la interacción metabólica entre azúcares y aminoácidos bajo la disponibilidad diferencial de fósforo siguen siendo elusivos. Para abordar esta brecha de conocimiento, realizamos un ensayo controlado sobre la suplementación de fósforo utilizando trigo (Triticum aestivum L. cv. Xindong 20) con tres tratamientos: P0 (0 kg·ha, deficiencia de fósforo), LP (105 kg·ha, fósforo normal) y HP (210 kg·ha, exceso de fósforo). Se recolectaron muestras de semillas a los 7, 14 y 21 días post-anthesis (DPA). Este diseño permitió un análisis sistemático de cómo la disponibilidad de fósforo modula la relación metabólica entre aminoácidos y azúcares durante el desarrollo del grano. El perfil proteómico de las proteínas asociadas a los gránulos de almidón (SGAPs) demostró que el trigo reprograma la asignación de carbohidratos en respuesta a la disponibilidad de fósforo. Notablemente, las proteínas expresadas diferencialmente (DEPs) exhibieron patrones de regulación específicos de tejido: las DEPs localizadas en el pericarpio fueron predominantemente reguladas al alza, mientras que las DEPs asociadas al endospermo mostraron regulación a la baja bajo la modulación del fósforo. Mecanísticamente, la aplicación de fósforo desencadenó un catabolismo acelerado del almidón en el pericarpio (Pe) junto con un anabolismo del almidón mejorado en el endospermo (En), alterando así la dinámica temporal del desarrollo de los gránulos de almidón. Estos hallazgos elucidan patrones regulatorios clave de la nutrición de fósforo en el metabolismo del grano de trigo, estableciendo un marco bioquímico para la optimización de los parámetros de calidad del almidón. Las redes metabólicas sensibles al fósforo identificadas revelan mecanismos fundamentales que apoyan el desarrollo de estrategias de mejoramiento de precisión y prácticas de cultivo eficientes en fósforo. Esta investigación ofrece nuevas vías para mejorar simultáneamente tanto el rendimiento del grano como la calidad nutricional en los sistemas de producción de trigo.