El knockout de mejora el rendimiento de semillas de soja a través de la expansión celular mediada por citoquininas y la acumulación de lípidos
Autores: Li, Xia; Qian, Xueyan; Zhao, Fangfang; Niu, Lu; Zhang, Yan; Han, Siping; Hao, Dongyun; Chen, Ziqi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Soja
Tamaño de semilla
Oxidasas/dehidrogenasas de citoquinina
Gen relacionado con el rendimiento
Edición genética CRISPR/Cas9
Endospermo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 11
Citaciones: Sin citaciones
La soja es un cultivo de doble propósito para alimento y aceite, desempeñando un papel crucial en la producción de granos en China. El tamaño y el peso de las semillas son rasgos agronómicos clave que influyen directamente en el rendimiento. Las citoquinina oxidasas/deshidrogenasas (CKXs) degradan específicamente ciertos isoformas de citoquininas endógenas (CKs), modulando así el crecimiento de las plantas y el desarrollo de las semillas. Sin embargo, su papel en la soja sigue siendo en gran medida desconocido. En un estudio de asociación genómica previo de 250 germoplasmas centrales de soja, identificamos un gen relacionado con el rendimiento. Para elucidar su función, desarrollamos mutantes deficientes utilizando edición genética CRISPR/Cas9 en soja Williams82 y realizamos un análisis fenotípico durante tres años. La pérdida de función mejoró significativamente el tamaño y el peso de las semillas, lo que se atribuyó a un aumento en el tamaño celular y la acumulación de grasa en el endospermo. Esta mejora fue impulsada por niveles endógenos elevados de CK resultantes de la expresión suprimida. La localización subcelular reveló que reside en el retículo endoplásmico y degrada predominantemente el tipo de CK isopenteniladenina (iP). Los análisis transcriptómicos y metabolómicos integrados descubrieron genes y vías clave involucrados en la regulación de CK, apoyando el papel central de la citoquinina en la modulación de rasgos de semillas. Estos hallazgos avanzan nuestra comprensión del desarrollo de semillas mediado por citoquininas y ofrecen objetivos prometedores para la cría molecular destinada a mejorar el rendimiento de la soja.
Descripción
La soja es un cultivo de doble propósito para alimento y aceite, desempeñando un papel crucial en la producción de granos en China. El tamaño y el peso de las semillas son rasgos agronómicos clave que influyen directamente en el rendimiento. Las citoquinina oxidasas/deshidrogenasas (CKXs) degradan específicamente ciertos isoformas de citoquininas endógenas (CKs), modulando así el crecimiento de las plantas y el desarrollo de las semillas. Sin embargo, su papel en la soja sigue siendo en gran medida desconocido. En un estudio de asociación genómica previo de 250 germoplasmas centrales de soja, identificamos un gen relacionado con el rendimiento. Para elucidar su función, desarrollamos mutantes deficientes utilizando edición genética CRISPR/Cas9 en soja Williams82 y realizamos un análisis fenotípico durante tres años. La pérdida de función mejoró significativamente el tamaño y el peso de las semillas, lo que se atribuyó a un aumento en el tamaño celular y la acumulación de grasa en el endospermo. Esta mejora fue impulsada por niveles endógenos elevados de CK resultantes de la expresión suprimida. La localización subcelular reveló que reside en el retículo endoplásmico y degrada predominantemente el tipo de CK isopenteniladenina (iP). Los análisis transcriptómicos y metabolómicos integrados descubrieron genes y vías clave involucrados en la regulación de CK, apoyando el papel central de la citoquinina en la modulación de rasgos de semillas. Estos hallazgos avanzan nuestra comprensión del desarrollo de semillas mediado por citoquininas y ofrecen objetivos prometedores para la cría molecular destinada a mejorar el rendimiento de la soja.