Identificación de genes relacionados con la tolerancia a la sequía en 41 variedades de quinua (Chenopodium quinoa Willd)
DOI:
https://doi.org/10.17268/sci.agropecu.2020.01.04Palavras-chave:
quinua, RNA-Seq, transcriptoma, sequía, Clonación al Azar.Resumo
El objetivo de la investigación fue identificar los genes relacionados con la tolerancia a la sequía en la quinua. Para ello, se evaluaron 41 variedades de Chenopodium quinoa Willd con seis repeticiones; en la etapa de floración, se seleccionaron al azar tres macetas/material, de cada variedad, para ser inducidas a sequía total por dos semanas, reanudándose el riego después de ese periodo, las otras tres fueron el control. A partir del día 27 después de la siembra, se midió el nivel de clorofila y se clasificó como tolerante o susceptible a la sequía, en función de su índice de contenido clorofila (ICC). Para la identificación de genes se tomaron muestras de hoja de tres variedades (Red head, Salcedo INIA y Kankolla 1). La Extracción del ARN se realizó usando el reactivo reagent® TRI y para el secuenciamiento de transcriptomas se utilizó la plataforma de Ilumina. Se identificaron 26 genes en las tres variedades de quinua, pero en las variedades tolerantes a la sequía; tres de ellos son regulados al alza ante la exposición a la sequía y cinco genes (AUR62037809, AUR62000271, AUR62037807, AUR62042825 AUR62009791) tienen un cambio en su patrón de expresión como consecuencia de la exposición a la sequía.
Referências
Ahumada, A.; Ortega, A.; Chito, D.; Benítez, R. 2016. Saponinas de quinua (Chenopodium quinoa Willd.): Un subproducto con alto potencial biológico. Revista Colombiana de Ciencias Químico-Farmacéuticas 45(3): 438-469.
Al-Naggar, A.M.; El-Salam, R.M.; El-Sayed, A.E.; Abul-Fetouh, M.M. 2017. Effects of genotype and drought stress on some agronomic and yield traits of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.). Bioscience Research 2017 14(4): 1080-1090.
Aly, A.; Al-Barakah, F.; El-Mahrouky, M. 2018. Salinity Stress Promote Drought Tolerance of Chenopodium Quinoa Willd. Communications in Soil Science and Plant Analysis 49(11): 1331-1343.
Apaza, V.; Cáceres, G.; Estrada, R.; Pinedo, R.2013. Catálogo de variedades comerciales de quinua en el Perú. Disponible en: http://www.fao.org/3/a-as890s.pdf
Avalos, H. 2018. El uso de la tecnología y su relación con la cadena productiva de la quinua en los agricultores de la localidad de Cabana de la región de Puno, 2016. Veritas et Scientia 7(1): 781-787.
Bazile, D.; Baudron, F. 2014. Dinámica de la expansión mundial de la quinua que crece en vista de su alta biodiversidad. In: Estado del arte de la quinua en el mundo en 2013. Bazile Didier (ed.), Bertero Hector Daniel (ed.), Nieto Carlos (ed.). Santiago du Chili: FAO-CIRAD, pp. 49-64.
Bazile, D.; Jacobsen, S.E.; Verniau, A. 2016a. The Global Expansion of Quinoa: Trends and Limits. Front Plant Sci. 7: 622.
Bazile, D.; Pulvento, C.; Verniau, A.; Al-Nusairi, M.S.; Ba, D.; Breidy, J.; Hassan, L.; Mohammed, M.I.; Mambetov, O.; Otambekova, M.; Sepahvand, N.A.; Shams, A.; Souici, D.; Miri, K.; Padulosi, S. 2016b. Worldwide evaluation of quinoa: preliminary results from post international year of quinoa FAO project in nine countries. Frontier Plants Science 7: 1-18.
Bojanic, A. 2011. La quinua: Cultivo milenario para contribuir a la seguridad alimentaria mundial. Oficina Regional de la FAO para América Latina y el Caribe (FAO/RLC).
Bolger, A.M.; Lohse, M.; Usadel, B. 2014.Trimmomatic: A flexible trimmer for Illumina sequence data. Bioinformatics 30(15): 2114-2120.
Dobin, A.; Davis, C.A.; Schlesinger, F.; Drenkow, J.; Zaleski, C.; Jha, S., Gingeras, T.R. 2013. STAR: Ultrafast universal RNA-seq aligner. Bioinformatics 29(1): 15-21.
Claeys, H.; Inze, D. 2013. The Agony of Choice: How Plants Balance Growth and Survival under Water Limiting Conditions. Plant Physiology 162(4): 1768- 1779.
FAO. 2018. El estado de la seguridad alimentaria y la nutrición en el mundo 2018. Food & Agriculture Org. Disponible en: http://www.fao.org/3/I9553ES/i9553es.pdf
Gilchrist, E.J.; Haughn, G.W.; Ying, C.C.; Otto, S.P.; Zhuang, J.; Cheung, D.; Cronk, Q.C.B. 2006. Use of Ecotilling as an efficient SNP discovery tool to survey genetic variation in wild populations of Populus trichocarpa. Molecular Ecology 15(5): 1367-1378.
Giménez, C.; Palacios, G.; Colmenares, M. 2006. Musa methylated DNA sequences associated with tolerance to Mycosphaerella fijiensis toxins. Plant Mol. Biol. Rep. 24: 33-43.
Graf, BL.; Rojo, LE.; Delatorre-Herrera, J.; Poulev, A.; Calfio, C.; Raskin, I. 2016. Phytoecdysteroids and flavonoid glycosides among Chilean and commercial sources of Chenopodium quinoa: variation and correlation to physico-chemical characteristics. J Sci Food Agric. 96(2): 633–643.
Gu, Z.; Eils, R.; Schlesner, M. 2016. Complex heatmaps reveal patterns and correlations in multidimensional genomic data. Bioinformatics 32(18): 2847-2849.
INIA, 2013. Quinua Salcedo INIA. Disponible en: http://www.inia.gob.pe/wp-content/uploads/investigacion/programa/sistProductivo/variedad/quinua/Quinua-Salcedo.pdf
InterPro. 2019. Protein sequence analysis & classification https://www.ebi.ac.uk/interpro/
Iqbal, M.A. 2015. An Assessment of Quinoa (Chenopodium quinoaWilld) Potential as a Grain Crop on Marginal Lands in Pakistan. American-Eurasian J. Agric. & Environ. Sci. 15(1): 16-23.
Iqbal, H.; Yaning, C.; Waqas, M.; Turab, S. 2018. Differential response of quinoa genotypes to drought and foliage-applied H2O2 in relation to oxidative damage, osmotic adjustment and antioxidant capacity. Ecotoxicology and Environmental Safety 164: 344-354.
Issa, O.; Fghire, R.; Anaya, F.; Benlhabib, O.; Wahbi, S. 2019. Physiological and Morphological Responses of two Quinoa Cultivars (Chenopodium quinoa Willd.) to Drought Stress. Gesunde Pflanzen 71: 123-133.
Jacobsen, S-E.; Liu, F.; Jensen, CR. 2009. Does rootsourced ABA play a role for regulation of stomata under drought in quinoa (Chenopodium quinoa Willd.). Scientia Horticulturae 122(2): 281-287.
Jarvis, D.E.; Ho, Y.S.; Lightfoot, D.J.; Schmöckel, S.M.; Li, B.; Borm, T.J.A.; Tester, M. 2017. The genome of Chenopodium quinoa. Nature 542(7641): 307-312.
Kolano, B.; McCann, J.; Orzechowska, M.; Siwinska, D.; Temsch, E.; Weiss-Schneeweiss, H. 2016. Molecular and cytogenetic evidence for an allotetraploid origin of Chenopodium quinoa and C. berlandieri (Amaranthaceae). Molecular Phylogenetics and Evolution 100: 109-123.
Liao, Y.; Smyth, G.K.; Shi, W. 2013. The Subread aligner: Fast, accurate and scalable read mapping by seed-and-vote. Nucleic Acids Research 41(10): 2-17.
McCarthy, D.J.; Chen, Y.; Smyth, G.K. 2012. Differential expression analysis of multifactor RNA-Seq experiments with respect to biological variation. Nucleic Acids Research 40(10): 4288-4297.
Morales, A.; Zurita, A.; Silva, H. 2011. Quinoa as a Drought Tolerance Genes Source. Plant and Animal Genome XIX Conference, San Diego, USA. 15-19.
Mulo, P.; Sicora, C.; Aro, E.M. 2009. Cyanobacterial psbA gene family: optimization of oxygenic photosyn-thesis. Cellular and Molecular Life Sciences 66(23): 3697-3710.
Nuñez, N. 2015. La quinua (Chenopodiumquinoa Willd.) Alternativa de seguridad alimentaria para zonas desérticas. Revista Ciencia & Desarrollo 19: 19-24.
Ramírez, C.; Romero, G.; Gómez, J. 2016. Respuesta morfoagronómica y calidad en proteína de tres variedades de quinua (Chenopodium quinoa Willd.) en la sabana norte de Bogotá. Revista U.D.C.A Actualidad & Divulgación Científica 19(2): 325-332.
Robinson, M.D.; McCarthy, D.J.; Smyth, G.K. 2010. edgeR: A Bioconductor package for differential expression analysis of digital gene expression data. Bioinfor-matics 26(1): 139-140.
Ruiz, KB.; Biondi, S.; Martínez, EA.; Orsini, F.; Antognoni, F.; Jacobsen, S.E. 2016. Quinoa – a Model Crop for Understanding Salt-tolerance Mechanisms in Halophytes. Plant Biosystems 150: 357-371.
Vidueiros, M.; Curti, R.N.; Dyner, L.M.; Binaghi, MJ., Peterson, J.; Bertero, H.D.; Pallaro, A.N. 2015. Diversity and interrelationships in nutritional traits in cultivated quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) from Northwest Argentina. Journal of Cereal Science 62: 87-93.
Ward, S.M. 2000. Response to selection for reduced grain saponin content in quinoa (Chenopodium quinoa Willd.). Field Crops Research 68(2): 157-163.
Wingett, S.W.; Andrews, S. 2018. FastQ Screen: A tool for multi-genome mapping and quality control. F1000Research 7: 1338.
Zou, C.; Zou, C.; Chen, A.; Xiao, L.; Muller, H.; Ache, P.; Haberer, G.; Zhang, M.; Jia, W.; Deng, P.; Huang, R.; Lang, D.; Li, F.; Zhan, D.; Wu, X.; Zhang, H.; Bohm, J.; Liu, R.; Shabala, S.; Hedrich, R.; Zhu, J.; Zhang, H. 2017. A high-quality genome assembly of quinoa provides insights into the molecular basis of salt bladder-based salinity tolerance and the exceptional nutritional value. Cell Research 27: 1327.
Zurita-Silva, A.; Fuentes, F.; Zamora, P.; Jacobsen, S.-E.; Schwember, A.R. 2014. Breeding quinoa (Chenopodium quinoa Willd.): potential and perspectives. Molecular Breeding 34(1): 13-30.
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