Análisis transcriptómico revela plasticidad regulatoria y reprogramación metabólica subyacentes a la embriogénesis de...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de las plantas; Genética; Epigenética

Sus antecedentes:

• La embriogénesis de microsporas induce a los gametófitos masculinos inmaduros a formar estructuras similares a embriones, cruciales para la regeneración de plantas haploides dobles (DH).
• La tecnología DH acelera la mejora de cultivos al lograr la homocigosidad completa en una generación, vital para el desarrollo de cultivares de trigo resistentes.
• La recalcitrancia del trigo a la embriogénesis de microsporas, vinculada a la dependencia del genotipo, dificulta su uso generalizado en programas de mejora.

Objetivo del estudio:

• Investigar los mecanismos moleculares subyacentes a las respuestas contrastantes de embriogénesis de microsporas en dos cultivares de trigo de primavera.
• Identificar factores genéticos y epigenéticos clave que influyen en la eficiencia de la embriogénesis de microsporas de trigo.
• Descubrir biomarcadores potenciales para superar la recalcitrancia en la mejora de DH de trigo.

Principales métodos:

• Análisis comparativo de series temporales transcriptómicas de dos cultivares de trigo de primavera (Nanda: altamente receptivo, Sadash: recalcitrante).
• Identificación de genes expresados diferencialmente (DEGs) y puntos calientes asociados con respuestas embriogénicas.
• Análisis de aprendizaje automático para identificar biomarcadores potenciales y patrones de expresión específicos del subgenoma.

Principales resultados:

• La embriogénesis de microsporas exitosa en trigo implica una reprogramación dinámica de la expresión génica, con procesos enriquecidos de regulación epigenética en genotipos receptivos.
• Cambios coordinados en genes relacionados con la percepción del estrés, la señalización hormonal, la dinámica de la pared celular y el metabolismo caracterizan la embriogénesis exitosa.
• La variación genómica específica del genotipo y el sesgo de expresión de homoeólogos, particularmente la supresión del subgenoma B en líneas recalcitrantes, impactan significativamente la eficiencia embriogénica.

Conclusiones:

• La regulación epigenética, el sesgo de expresión de homoeólogos y la variación genómica específica del genotipo son impulsores clave de la eficiencia de la embriogénesis de microsporas de trigo.
• La remodelación coordinada de las vías metabólicas y de la pared celular crea un entorno celular favorable para la embriogénesis.
• Los objetivos moleculares y biomarcadores candidatos identificados pueden ayudar a superar la recalcitrancia y mejorar la mejora de DH de trigo.