Genome-Wide Analyses of Aspartic Proteases on Potato Genome (Solanum tuberosum): Generating New Tools to Improve the Resistance of Plants to Abiotic Stress

Autores
Norero, Natalia Sigrid; Rey, María Florencia; D'ippólito, Sebastián; Décima Oneto, Cecilia Andrea; Massa, Gabriela Alejandra; Castellote, Martín Alfredo; Feingold, Sergio Enrique; Guevara, Maria Gabriela
Año de publicación
2022
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
Aspartic proteases are proteolytic enzymes widely distributed in living organisms and viruses. Although they have been extensively studied in many plant species, they are poorly described in potatoes. The present study aimed to identify and characterize S. tuberosum aspartic proteases. Gene structure, chromosome and protein domain organization, phylogeny, and subcellular predicted localization were analyzed and integrated with RNAseq data from different tissues, organs, and conditions focused on abiotic stress. Sixty-two aspartic protease genes were retrieved from the potato genome, distributed in 12 chromosomes. A high number of intronless genes and segmental and tandem duplications were detected. Phylogenetic analysis revealed eight StAP groups, named from StAPI to StAPVIII, that were differentiated into typical (StAPI), nucellin-like (StAPIIIa), and atypical aspartic proteases (StAPII, StAPIIIb to StAPVIII). RNAseq data analyses showed that gene expression was consistent with the presence of cis-acting regulatory elements on StAP promoter regions related to water deficit. The study presents the first identification and characterization of 62 aspartic protease genes and proteins on the potato genome and provides the baseline material for functional gene determinations and potato breeding programs, including gene editing mediated by CRISPR.
Fil: Norero, Natalia Sigrid. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro Cientifico Tecnologico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Innovación Para la Producción Agropecuaria y El Desarrollo Sostenible. - Instituto Nacional de Tecnologia Agropecuaria. Centro Regional Buenos Aires Sur. Estacion Experimental Agropecuaria Balcarce. Instituto de Innovación Para la Producción Agropecuaria y El Desarrollo Sostenible.; Argentina
Fil: Rey, María Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible - Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Buenos Aires Sur. Estación Experimental Agropecuaria Balcarce. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; Argentina
Fil: D'ippólito, Sebastián. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Biológicas. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigaciones Biológicas; Argentina
Fil: Décima Oneto, Cecilia Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible - Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Buenos Aires Sur. Estación Experimental Agropecuaria Balcarce. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; Argentina
Fil: Massa, Gabriela Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible - Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Buenos Aires Sur. Estación Experimental Agropecuaria Balcarce. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; Argentina
Fil: Castellote, Martín Alfredo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible - Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Buenos Aires Sur. Estación Experimental Agropecuaria Balcarce. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; Argentina
Fil: Feingold, Sergio Enrique. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible - Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Buenos Aires Sur. Estación Experimental Agropecuaria Balcarce. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; Argentina
Fil: Guevara, Maria Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Biológicas. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigaciones Biológicas; Argentina
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Nivel de accesibilidad
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Sixty-two aspartic protease genes were retrieved from the potato genome, distributed in 12 chromosomes. A high number of intronless genes and segmental and tandem duplications were detected. Phylogenetic analysis revealed eight StAP groups, named from StAPI to StAPVIII, that were differentiated into typical (StAPI), nucellin-like (StAPIIIa), and atypical aspartic proteases (StAPII, StAPIIIb to StAPVIII). RNAseq data analyses showed that gene expression was consistent with the presence of cis-acting regulatory elements on StAP promoter regions related to water deficit. The study presents the first identification and characterization of 62 aspartic protease genes and proteins on the potato genome and provides the baseline material for functional gene determinations and potato breeding programs, including gene editing mediated by CRISPR.Fil: Norero, Natalia Sigrid. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro Cientifico Tecnologico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Innovación Para la Producción Agropecuaria y El Desarrollo Sostenible. - Instituto Nacional de Tecnologia Agropecuaria. Centro Regional Buenos Aires Sur. Estacion Experimental Agropecuaria Balcarce. Instituto de Innovación Para la Producción Agropecuaria y El Desarrollo Sostenible.; ArgentinaFil: Rey, María Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible - Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Buenos Aires Sur. Estación Experimental Agropecuaria Balcarce. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; ArgentinaFil: D'ippólito, Sebastián. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Biológicas. Universidad Nacional de Mar del Plata. 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Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; ArgentinaFil: Castellote, Martín Alfredo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible - Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Buenos Aires Sur. Estación Experimental Agropecuaria Balcarce. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; ArgentinaFil: Feingold, Sergio Enrique. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible - Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Buenos Aires Sur. Estación Experimental Agropecuaria Balcarce. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; ArgentinaFil: Guevara, Maria Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Biológicas. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. 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