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Identificación a Nivel Genómico, Caracterización y Análisis de Expresión de Genes del Metabolismo de Trehalosa en la Planta de Té () Revela Sus Roles en la Respuesta al Estrés Térmico

Autores: Zheng, Shizhong; Chen, Xiaohui; Zhou, Ziwei; Lin, Rongzhao; Jiang, Huangxin; Xu, Liyi; Su, Jingjing

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico


Categoría

Ciencias Agrícolas y Biológicas

Subcategoría

Botánica

Palabras clave

Estrés térmico
Genes del metabolismo de trehalosa
Planta de té
Patrones de expresión
Resistencia al estrés
Ingeniería genética

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 8

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El estrés térmico exacerbado por el calentamiento global afecta gravemente el crecimiento y la calidad del té de la planta de té. El trehalosa es fundamental para regular el crecimiento de las plantas y mejorar la resistencia al estrés. Sin embargo, las características moleculares, los patrones de expresión y los mecanismos regulatorios de los genes del metabolismo del trehalosa en las plantas de té bajo estrés térmico siguen siendo poco claros. Por lo tanto, este estudio realizó una investigación exhaustiva de los genes del metabolismo del trehalosa en el genoma de la planta de té Tieguanyin. Se identificaron un total de 30 genes del metabolismo del trehalosa, incluidos 17, 9 y 4 genes. Estos genes fueron caracterizados en términos de sus ubicaciones cromosómicas y estructuras génicas; las proteínas codificadas fueron caracterizadas en términos de sus relaciones filogenéticas, motivos conservados, dominios funcionales, propiedades fisicoquímicas y distribuciones subcelulares. Los resultados mostraron que estos genes exhiben características estructurales y funcionales específicas de la familia, sentando una base para futuros estudios funcionales. El análisis de colinealidad identificó 20 pares de genes homólogos entre las plantas de té y, significativamente más que los 3 pares con, lo que sugiere una relación evolutiva más cercana con. Además, se identificaron cinco pares de genes duplicados intraespecíficos, todos con valores de Ka/Ks < 1, lo que indica que han experimentado una fuerte selección purificadora durante la evolución, lo que lleva a una estabilidad funcional. El análisis de elementos reguladores mostró abundantes elementos responsivos al estrés, responsivos a la luz y responsivos a fitohormonas en las regiones promotoras de estos genes del metabolismo del trehalosa, indicando su posible participación en la regulación de la resistencia al estrés de la planta de té. Los análisis de expresión diferencial bajo estrés térmico con tratamiento exógeno de trehalosa (CK: control, T: estrés térmico con agua, TT: estrés térmico con trehalosa al 5.0 mM) identificaron seis genes expresados diferencialmente (DEGs). Además, analizamos los patrones de expresión de estos DEGs. Específicamente, y fueron cada vez más regulados al alza en CK, T y TT, respectivamente, mientras que y se regularon al alza en TT en relación con T. Además, y mostraron una regulación a la baja en TT en comparación con T, aunque no fueron clasificados como DEGs. Estos hallazgos indican que la aplicación exógena de trehalosa modula el metabolismo del trehalosa promoviendo la expresión y mientras inhibe la expresión, aumentando así el contenido endógeno de trehalosa en las plantas de té bajo estrés térmico. Los ensayos de tolerancia al estrés térmico en levaduras confirmaron que, , , y mejoraron la supervivencia de las levaduras a 38 grados Celsius, verificando su función en la mejora de la tolerancia al estrés térmico del organismo. En conclusión, estos resultados aclaran los roles de los genes del metabolismo del trehalosa en la respuesta al estrés térmico de las plantas de té, demostrando que el trehalosa exógeno modula su expresión para aumentar los niveles endógenos de trehalosa. Este estudio proporciona una base teórica para explorar los mecanismos de resistencia al estrés térmico mediada por trehalosa y mejorar la tolerancia al estrés de las plantas de té a través de la ingeniería genética.

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