Estudio de Asociación del Genoma Completo y RNA-Seq Elucidan los Mecanismos Genéticos Detrás de la Resistencia a Áfidos (F.) en Maíz
Autores: Sun, Doudou; Wei, Yijun; Han, Chunyan; Li, Xiaopeng; Zhang, Zhen; Wang, Shiwei; Zhou, Zijian; Gao, Jingyang; Chen, Jiafa; Wu, Jianyu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Maíz
Pulgones
Resistencia
Genes
GWAS
RNA-seq
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
El maíz es un cultivo alimentario crucial y una materia prima industrial, que contribuye significativamente a la seguridad alimentaria nacional. Los pulgones son una de las plagas más prevalentes y destructivas en la producción de maíz, lo que requiere la exploración de germoplasma resistente a plagas y el desarrollo de variedades resistentes como la estrategia más fundamental y efectiva para mitigar el daño inducido por pulgones. Este estudio estableció un sistema de evaluación de resistencia a pulgones e identificó 17 líneas endogámicas élite resistentes a través de un cribado a lo largo de varios años. Un estudio de asociación a nivel genómico (GWAS) reveló 22 polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) significativos asociados con la resistencia a pulgones, incluidos genes involucrados en la biosíntesis de benzoxazinoides (Bx), factores de transcripción relacionados con la resistencia a insectos, lectinas vegetales y otras vías de resistencia. El análisis de RNA-seq de las muestras antes y después de la infestación de pulgones detectó 1037 genes expresados diferencialmente (DEGs) en respuesta a la infestación de pulgones, con un enriquecimiento de KEGG que destacó la biosíntesis de benzoxazinoides y el metabolismo de almidón/sacarosa como vías de respuesta primarias. La integración de los resultados de GWAS y RNA-seq reveló la presencia de varios genes relacionados con la síntesis de benzoxazinoides en el brazo corto del cromosoma 4 (Chr4S). FMqRrm1, un marcador de PCR específica de alelos competitivos (KASP), se derivó de la región Chr4S. Posteriormente, utilizamos este marcador para la selección asistida por marcadores (MAS) para introgresar la región Chr4S de la línea endogámica resistente a pulgones en dos líneas endogámicas susceptibles a pulgones. Los resultados demostraron que el alelo favorable Chr4S redujo significativamente la ocurrencia de pulgones en 1.5 a 2.1 grados. Este estudio proporciona una base teórica crítica y orientación práctica para comprender el mecanismo molecular de resistencia a pulgones en el maíz y la mejora molecular para la resistencia a pulgones.
Descripción
El maíz es un cultivo alimentario crucial y una materia prima industrial, que contribuye significativamente a la seguridad alimentaria nacional. Los pulgones son una de las plagas más prevalentes y destructivas en la producción de maíz, lo que requiere la exploración de germoplasma resistente a plagas y el desarrollo de variedades resistentes como la estrategia más fundamental y efectiva para mitigar el daño inducido por pulgones. Este estudio estableció un sistema de evaluación de resistencia a pulgones e identificó 17 líneas endogámicas élite resistentes a través de un cribado a lo largo de varios años. Un estudio de asociación a nivel genómico (GWAS) reveló 22 polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) significativos asociados con la resistencia a pulgones, incluidos genes involucrados en la biosíntesis de benzoxazinoides (Bx), factores de transcripción relacionados con la resistencia a insectos, lectinas vegetales y otras vías de resistencia. El análisis de RNA-seq de las muestras antes y después de la infestación de pulgones detectó 1037 genes expresados diferencialmente (DEGs) en respuesta a la infestación de pulgones, con un enriquecimiento de KEGG que destacó la biosíntesis de benzoxazinoides y el metabolismo de almidón/sacarosa como vías de respuesta primarias. La integración de los resultados de GWAS y RNA-seq reveló la presencia de varios genes relacionados con la síntesis de benzoxazinoides en el brazo corto del cromosoma 4 (Chr4S). FMqRrm1, un marcador de PCR específica de alelos competitivos (KASP), se derivó de la región Chr4S. Posteriormente, utilizamos este marcador para la selección asistida por marcadores (MAS) para introgresar la región Chr4S de la línea endogámica resistente a pulgones en dos líneas endogámicas susceptibles a pulgones. Los resultados demostraron que el alelo favorable Chr4S redujo significativamente la ocurrencia de pulgones en 1.5 a 2.1 grados. Este estudio proporciona una base teórica crítica y orientación práctica para comprender el mecanismo molecular de resistencia a pulgones en el maíz y la mejora molecular para la resistencia a pulgones.