Genome-wide identification and salt stress-expression analysis of the dehydrin gene family in Chenopodium quinoa

Autores
Melgar, Alejandra Estefania; Rizzo, Axel Joel; Moyano, Laura; Cenizo, Rocío; Palacios, María Belén; Zelada, Alicia Mercedes
Año de publicación
2024
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
Dehydrins (DHNs) are essential proteins in the embryonic development and abiotic stress responses of plants. Due to their remarkable ability to confer tolerance to plants in conditions of drought, salinity and extreme temperatures, DHNs have garnered considerable interest. Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.), a facultative halophyte plant, can thrive in a wide range of agroecosystems, making it a promising candidate for stress tolerance studies. In this study, we identified eleven DHN genes in the quinoa genome belonging to Y-, F- and H-orthologous groups found in angiosperms. Notably, the H-DHNs lack the K-segment, a feature observed in all Amaranthaceae species, but not in other angiosperms. We identified four DHN structural subgroups: FSKn, YnSKn, SKn-DHNs and the atypical HS-DHN. Phylogenetic analysis indicated that each structural subgroup, except for SK2-DHN, presents two paralogous genes, in accordance with the allotetraploid character of C. quinoa. Quantitative real-time PCR expression analysis revealed that DHN1s (FSK2) and DHN3s (Y2SK2) were expressed in all tissues, while DHN2s (FSK3) were predominant in roots and DHN4s (Y4SK2 and SK2) were predominant in flowers. Salt-response gene expression analysis in seedlings showed that CqDHN4s increase their expression in response to salt stress in all varieties studied, while CqDHN1s reduce their expression in a more salt stress-tolerant variety, suggesting a possible adaptive advantage. In silico analysis of the promoters of CqDHN1s and CqDHN4s supports the involvement of these DHNs in responding to abiotic stress.
Fil: Melgar, Alejandra Estefania. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular. Laboratorio de Agrobiotecnología; Argentina
Fil: Rizzo, Axel Joel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Biodiversidad y Biología Experimental; Argentina
Fil: Moyano, Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular. Laboratorio de Agrobiotecnología; Argentina
Fil: Cenizo, Rocío. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular. Laboratorio de Agrobiotecnología; Argentina
Fil: Palacios, María Belén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Biodiversidad y Biología Experimental; Argentina
Fil: Zelada, Alicia Mercedes. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular. Laboratorio de Agrobiotecnología; Argentina
Materia
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Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
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Institución
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Notably, the H-DHNs lack the K-segment, a feature observed in all Amaranthaceae species, but not in other angiosperms. We identified four DHN structural subgroups: FSKn, YnSKn, SKn-DHNs and the atypical HS-DHN. Phylogenetic analysis indicated that each structural subgroup, except for SK2-DHN, presents two paralogous genes, in accordance with the allotetraploid character of C. quinoa. Quantitative real-time PCR expression analysis revealed that DHN1s (FSK2) and DHN3s (Y2SK2) were expressed in all tissues, while DHN2s (FSK3) were predominant in roots and DHN4s (Y4SK2 and SK2) were predominant in flowers. Salt-response gene expression analysis in seedlings showed that CqDHN4s increase their expression in response to salt stress in all varieties studied, while CqDHN1s reduce their expression in a more salt stress-tolerant variety, suggesting a possible adaptive advantage. In silico analysis of the promoters of CqDHN1s and CqDHN4s supports the involvement of these DHNs in responding to abiotic stress.Fil: Melgar, Alejandra Estefania. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular. Laboratorio de Agrobiotecnología; ArgentinaFil: Rizzo, Axel Joel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Biodiversidad y Biología Experimental; ArgentinaFil: Moyano, Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular. Laboratorio de Agrobiotecnología; ArgentinaFil: Cenizo, Rocío. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular. Laboratorio de Agrobiotecnología; ArgentinaFil: Palacios, María Belén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Biodiversidad y Biología Experimental; ArgentinaFil: Zelada, Alicia Mercedes. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular. 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