Análisis del transcriptoma de raíces identifica genes de tolerancia a la sal en líneas de sustitución de segmentos cromosómicos de maíz dulce (CSSLs)
Autores: Zhang, Zili; Duan, Xuxuan; Liu, Pengfei; Chen, Qingchun; Sun, Wei; Wan, Xiaorong; Zheng, Yixiong; Lin, Jianting; Jiang, Feng; Feng, Faqiang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Estrés salino
Maíz dulce
CSSLs
Análisis del transcriptoma
DEGs
Tolerancia a la sal
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 8
Citaciones: Sin citaciones
El estrés salino limita severamente la productividad de los cultivos a nivel global. Sin embargo, la mayoría de los cultivares de maíz dulce exhiben una débil tolerancia al estrés salino. En este estudio, se seleccionaron dos líneas de maíz dulce, la línea D55, tolerante a la sal, y la línea D96, sensible a la sal, como materiales. Realizamos un fenotipado comparativo y un perfil fisiológico de plántulas bajo tratamiento de salinidad, y se llevó a cabo un análisis de transcriptoma muestreando tejidos de raíz a 0 h, 4 h, 12 h y 72 h después del tratamiento. Los resultados indicaron que D55 mostró una mayor altura de plántula, longitud de raíz, peso fresco, contenido relativo de clorofila y actividades de enzimas antioxidantes, mientras que mostró una acumulación reducida de malondialdehído en comparación con D96. Las comparaciones por pares a través de los puntos de tiempo (0 h, 4 h, 12 h, 72 h) identificaron 6317 y 6828 genes expresados diferencialmente (GEDs) en D55 y D96. Se identificaron un total de 49 GEDs compartidos en cuatro puntos de tiempo en D55 y D96, que se enriquecieron en 12 términos significativos de Ontología de Genes (GO). Solo ocho GEDs fueron compartidos entre genotipos en todas las comparaciones. El análisis transcriptómico reveló 1281, 1946 y 1717 GEDs en los genotipos D55 y D96 a 4 h, 12 h y 72 h después del tratamiento con sal, respectivamente. Los genes asociados con la homeostasis de especies reactivas de oxígeno (ERO), el metabolismo de fenilpropanoides, la biosíntesis de cutina, suberina y ceras, y la síntesis de benzoxazinoides exhiben una sensibilidad mejorada en el genotipo tolerante a la sal D55. Esto conduce a una mayor capacidad de eliminación de ERO y al establecimiento de un mecanismo de defensa en múltiples capas. Además, los genes relacionados con brassinosteroides (BR), giberelinas (GA) y ácido abscísico (ABA) y auxinas exhibieron diferentes respuestas al estrés salino en el maíz dulce. Se propuso un modelo hipotético que establece una estrategia de adaptación a la sal en múltiples capas, integrando la detoxificación de ERO, el equilibrio osmótico y la señalización de fitohormonas. Al integrar datos de transcriptoma y fragmentos cromosómicos diferenciales, nuestros hallazgos identifican 14 genes candidatos para la tolerancia a la sal, proporcionando posibles genes objetivo ideales en la mejora para aumentar la tolerancia a la sal en el maíz dulce.
Descripción
El estrés salino limita severamente la productividad de los cultivos a nivel global. Sin embargo, la mayoría de los cultivares de maíz dulce exhiben una débil tolerancia al estrés salino. En este estudio, se seleccionaron dos líneas de maíz dulce, la línea D55, tolerante a la sal, y la línea D96, sensible a la sal, como materiales. Realizamos un fenotipado comparativo y un perfil fisiológico de plántulas bajo tratamiento de salinidad, y se llevó a cabo un análisis de transcriptoma muestreando tejidos de raíz a 0 h, 4 h, 12 h y 72 h después del tratamiento. Los resultados indicaron que D55 mostró una mayor altura de plántula, longitud de raíz, peso fresco, contenido relativo de clorofila y actividades de enzimas antioxidantes, mientras que mostró una acumulación reducida de malondialdehído en comparación con D96. Las comparaciones por pares a través de los puntos de tiempo (0 h, 4 h, 12 h, 72 h) identificaron 6317 y 6828 genes expresados diferencialmente (GEDs) en D55 y D96. Se identificaron un total de 49 GEDs compartidos en cuatro puntos de tiempo en D55 y D96, que se enriquecieron en 12 términos significativos de Ontología de Genes (GO). Solo ocho GEDs fueron compartidos entre genotipos en todas las comparaciones. El análisis transcriptómico reveló 1281, 1946 y 1717 GEDs en los genotipos D55 y D96 a 4 h, 12 h y 72 h después del tratamiento con sal, respectivamente. Los genes asociados con la homeostasis de especies reactivas de oxígeno (ERO), el metabolismo de fenilpropanoides, la biosíntesis de cutina, suberina y ceras, y la síntesis de benzoxazinoides exhiben una sensibilidad mejorada en el genotipo tolerante a la sal D55. Esto conduce a una mayor capacidad de eliminación de ERO y al establecimiento de un mecanismo de defensa en múltiples capas. Además, los genes relacionados con brassinosteroides (BR), giberelinas (GA) y ácido abscísico (ABA) y auxinas exhibieron diferentes respuestas al estrés salino en el maíz dulce. Se propuso un modelo hipotético que establece una estrategia de adaptación a la sal en múltiples capas, integrando la detoxificación de ERO, el equilibrio osmótico y la señalización de fitohormonas. Al integrar datos de transcriptoma y fragmentos cromosómicos diferenciales, nuestros hallazgos identifican 14 genes candidatos para la tolerancia a la sal, proporcionando posibles genes objetivo ideales en la mejora para aumentar la tolerancia a la sal en el maíz dulce.