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Localização: Casa / Tecnologia / A análise comparativa de transcriptoma de novo identifica genes responsivos ao estresse de salinidade e vias metabólicas na cana -de -açúcar e seu relativo selvagem Erianthus arrundinaceus [Retzius] Jeswiet

A análise comparativa de transcriptoma de novo identifica genes responsivos ao estresse de salinidade e vias metabólicas na cana -de -açúcar e seu relativo selvagem Erianthus arrundinaceus [Retzius] Jeswiet

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A cana-de-açúcar é uma colheita orientada para a indústria cultivada nos trópicos e sub-trópicos no mundo.A cana -de -açúcar é uma fonte potencial de material básico para a fabricação de açúcar, etanol, bioenergia e produtos biodegradáveis. Traditional sweeteners such as jaggery, khandsari, and brown sugars having immense medicinal value are also produced from sugarcane1,2.Globalmente, a cana -de -açúcar foi cultivada em 28.19 milhões de hectares que produziram 2059.74 milhões de toneladas de bastões com uma produtividade de 72.80 t/ha during 20193.Na Índia, a cana -de -açúcar foi cultivada em 5.06 milhões de hectares e 405.42 milhões de toneladas foram produzidas com uma produtividade de 80.10 tonnes/hectare during 20193.O crescimento, a produtividade e a qualidade do suco da cana -de -açúcar são afetados por tensões abióticas viz., frio, salinidade e seca. Nearly 10% of arable land or 25–30% of irrigated lands were affected by salinity in the world4. After the advent of modern agriculture, soil salinity has become a major environmental issue and underground water used for irrigation also contributes to the soil salinity5. Sugarcane is highly sensitive to salinity6 and affects both biomass accumulation and juice quality parameters7.Portanto, o desenvolvimento de variedades tolerantes de solução salina, pools de genes e recursos genômicos são úteis na melhoria das culturas da cana -de -açúcar através de abordagens convencionais e biotecnológicas.

The sessile plants are sensing the salinity stress-induced osmotic and ionic stresses through the activation of calcium signalling and salt-overly sensitive pathways for exclusion of sodium8,9. Glycosyl inositol phosphoryl ceramide sphingolipids are also involved in the sensing of salinity stress10. The salinity stress firstly reduces the water uptake causing the salinity-induced osmotic stress and secondly, increases the concentration of cytotoxic ions which causes ionic stress5,10. The plant possesses several mechanisms to tolerate the salinity stress such as (i) accumulation of low molecular weight, water-soluble free state compounds (proline, betaine, water-soluble sugars) which help in the maintenance of osmotic adjustment and plant metabolic activities (ii) selective ion-uptake such as the exclusion of sodium and maintaining higher cytosolic K+/Na+ (iii) nullifying the effect of ROS by enzymes such as catalase, SOD and APX (iv) salinity-tolerant genes associated with sodium-hydrogen antiporter activities of vacuolar membrane, plasma membrane and, genes related to ROS scavenging enzymes11. Besides, many gene networks related to signal transduction, hormone signalling, biosynthesis of secondary metabolites, amino acids and transporters significantly contribute to the salinity tolerance mechanisms in plants12. The comparative global gene expression studies are certainly helping to dissect the various genes and metabolic pathways associated with salinity or abiotic stress tolerances in plants13.

Comparative de novo transcriptome analysis identifies salinity stress responsive genes and metabolic pathways in sugarcane and its wild relative Erianthus arundinaceus [Retzius] Jeswiet

Cana selvagem de cana -de -açúcar e. arundinaceus is a potential donor for many genes related to biomass and tolerance to biotic and abiotic stresses14,15,16.Introgressão de muitos genes de E. arundinaceus into sugarcane through conventional and biotechnological approaches has improved the agronomic performance of sugarcane varieties17,18.Isolamos, caracterizamos e superexpressamos muitos genes de E. arundinaceus such as heat shock protein 7014,19, DREB220, glyoxalase gene15, α-expansin 121 and chilling tolerant divergence 1 (COLD1) gene22, which shows the genetic importance of E.Arundinaceus para melhorar as tolerâncias para tensões bióticas e abióticas na cana -de -açúcar. There were several RNASeq studies in sugarcane for many traits such as agronomic traits, cold stress, sucrose, lignin, red stripe and smut disease except for salinity tolerance23,24,25,26,27,28.Portanto, realizamos os estudos comparativos de transcriptoma de sal para identificar os genes responsivos ao estresse de salinidade e vias metabólicas em e tolerantes a sal E.Arundinaceus adesão Ind99-907 collected from saline soils Ernakulum district, Kerala, India29 and salt-sensitive genotype Co 9701030,31.A partir deste estudo, identificamos muitos genes diferencialmente expressos, enriquecendo as vias metabólicas e os termos de GO associados à tolerância ao sal em E tolerante a sal E.Arundinaceus adesão Ind99-907.Nossos estudos mostraram o enriquecimento de 27 vias, 24 processos biológicos, três funções moleculares e um componente celular no IND99-907 em comparação com 20 vias, dois processos biológicos sem função molecular significativa e componentes celulares em CO 97010 (FDR ≤ 0.05), que especifica o padrão de expressão único e distinto dos genes e vias metabólicas que regulam a estresse de salinidade em Ind99-907 e CO 97010.Os recursos genômicos desenvolvidos a partir deste estudo são úteis na melhoria das culturas de cana -de -açúcar através do desenvolvimento de marcadores genicos e abordagens biotecnológicas avançadas.