El perfil transcriptómico revela la implicación de la vía fenilpropanoide-lignina en la respuesta de las raíces de maíz al estrés por zinc
Autores: Zhou, Ying; Gu, Tianyu; Gao, Yan; Qu, Jingtao; Zheng, Hongjian; Guan, Yuan; Peng, Jiashi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Zinc
Plantas
Efectos tóxicos
Perfilado transcriptómico
Genes
Vía metabólica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 9
Citaciones: Sin citaciones
El zinc (Zn) es un micronutriente esencial requerido para que las plantas realicen diversas funciones metabólicas, y las respuestas de las plantas a la deficiencia de Zn han sido ampliamente estudiadas. Sin embargo, niveles excesivos de Zn en el suelo pueden inducir efectos tóxicos en las plantas, lo que representa un desafío sustancial para la productividad agrícola global. En consecuencia, elucidar los mecanismos de respuesta de las plantas de cultivo a la toxicidad excesiva de Zn es actualmente de gran importancia. En este estudio, se expusieron plántulas de la línea inbred de maíz B73 a un tratamiento excesivo de Zn, y se realizó un perfil transcriptómico de las raíces a las 0, 2, 6, 12, 24 y 48 horas después del tratamiento. Además de los cambios en la expresión de genes que codifican proteínas similares a transportadores regulados por zinc (ZIP), proteínas de tolerancia a metales (MTP) y miembros de la familia de transportadores similares a bandas amarillas (YSL) involucrados en el transporte de Zn, observamos que los genes expresados diferencialmente (DEGs) estaban significativamente enriquecidos en la vía metabólica del fenilpropano-lignina en todas las etapas del tratamiento, incluyendo las etapas tempranas (2 y 6 h), media (12 y 24 h) y tardía (48 h) del tratamiento con Zn. Entre los 11 genes que codifican enzimas estructurales clave involucradas en la biosíntesis de monolignoles a partir de fenilalanina en esta vía, la expresión de ocho de ellos fue alterada por el tratamiento con Zn. Además, los genes que codifican peroxidasa (POD), que son responsables de la polimerización de monolignoles en lignina, demostraron cambios extensos en todas las etapas del tratamiento, particularmente en la etapa tardía. Los niveles de expresión de estos genes clave de enzimas fueron validados adicionalmente utilizando PCR cuantitativa en tiempo real. Correspondientemente, la actividad de las enzimas POD y el contenido de lignina aumentaron significativamente en las raíces tratadas con Zn. Estos hallazgos sugieren que la vía metabólica del fenilpropano-lignina juega un papel crucial en las respuestas de las raíces de maíz al estrés excesivo de Zn.
Descripción
El zinc (Zn) es un micronutriente esencial requerido para que las plantas realicen diversas funciones metabólicas, y las respuestas de las plantas a la deficiencia de Zn han sido ampliamente estudiadas. Sin embargo, niveles excesivos de Zn en el suelo pueden inducir efectos tóxicos en las plantas, lo que representa un desafío sustancial para la productividad agrícola global. En consecuencia, elucidar los mecanismos de respuesta de las plantas de cultivo a la toxicidad excesiva de Zn es actualmente de gran importancia. En este estudio, se expusieron plántulas de la línea inbred de maíz B73 a un tratamiento excesivo de Zn, y se realizó un perfil transcriptómico de las raíces a las 0, 2, 6, 12, 24 y 48 horas después del tratamiento. Además de los cambios en la expresión de genes que codifican proteínas similares a transportadores regulados por zinc (ZIP), proteínas de tolerancia a metales (MTP) y miembros de la familia de transportadores similares a bandas amarillas (YSL) involucrados en el transporte de Zn, observamos que los genes expresados diferencialmente (DEGs) estaban significativamente enriquecidos en la vía metabólica del fenilpropano-lignina en todas las etapas del tratamiento, incluyendo las etapas tempranas (2 y 6 h), media (12 y 24 h) y tardía (48 h) del tratamiento con Zn. Entre los 11 genes que codifican enzimas estructurales clave involucradas en la biosíntesis de monolignoles a partir de fenilalanina en esta vía, la expresión de ocho de ellos fue alterada por el tratamiento con Zn. Además, los genes que codifican peroxidasa (POD), que son responsables de la polimerización de monolignoles en lignina, demostraron cambios extensos en todas las etapas del tratamiento, particularmente en la etapa tardía. Los niveles de expresión de estos genes clave de enzimas fueron validados adicionalmente utilizando PCR cuantitativa en tiempo real. Correspondientemente, la actividad de las enzimas POD y el contenido de lignina aumentaron significativamente en las raíces tratadas con Zn. Estos hallazgos sugieren que la vía metabólica del fenilpropano-lignina juega un papel crucial en las respuestas de las raíces de maíz al estrés excesivo de Zn.