The DNAJ gene family in yerba mate (Ilex paraguariensis): genome-wide identification, structural characterization, orthology based classification and expression analysis

Autores
Aguilera, Patricia Mabel; Debat, Humberto Julio; Castrillo, María Lorena; Bich, Gustavo Angel; Grabiele, Mauro
Año de publicación
2023
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
Dry leaves and twigs of yerba mate are widely infusion-consumed in southern Southamerica. Endemic and adapted to the Atlantic Forest, its extensive full-sun monoculture links to diverse biotic (pest, pathogens) and abiotic stresses (solar radiation, drought), impacting its productivity, ecology and socioeconomic niche. We focused in comprehensively characterize the DNAJ gene family in yerba mate to predict its possible roles on development and diverse stress responses to further assist crop manage. Our results suggest that yerba mate DNAJ proteins account 140 diverse members of six structural types displaying potential variable roles in protein homeostasis control. We were able to classify them into 51 distinct orthology groups, in agreement to Arabidopsis, and performed translational genomics of function, localization, expression and stress responsiveness data. Genome mapping and expression analysis indicated that yerba mate DNAJ genes differ in expression, nucleotide composition, length and exon-intron structure. Intronless or few introns genes -linked to rapid stress response- accounted 85 DNAJs. Promoters of DNAJ genes harbored a 73.2% of cis-acting regulatory elements involved in response to diverse stresses, hormones and light, simultaneously. We hypothesize that yerba mate DNAJs assist to plant survival during multiple stresses linked to current dominant agroecosystem but promote its growth under shade.
Las hojas y ramitas secas de yerba mate son ampliamente consumidas como infusión en el sur de Sudamérica. Endémica y adaptada a la Mata Atlántica, el monocultivo extensivo de esta planta a pleno sol se vincula a diversos estreses bióticos (pestes, patógenos) y abióticos (radiación solar, sequía) que impactan en su productividad, ecología y nicho socioeconómico. El objetivo de este trabajo fue caracterizar exhaustivamente la familia de genes DNAJ en yerba mate a fin de predecir sus posibles roles en el desarrollo y en las respuestas a diversos estreses para así contribuir al manejo del cultivo. Nuestros resultados sugieren que las proteínas DNAJ de yerba mate contabilizan 140 miembros diversos de seis tipos estructurales, con diferentes roles potenciales en el control de la homeostasis proteica. Asimismo, fueron clasificadas en 51 grupos ortólogos distintos, de acuerdo con Arabidopsis, y se realizó la genómica traslativa de datos de función, localización, expresión y respuesta a estrés. El mapeo genómico y los análisis de expresión indicaron que los genes DNAJ de yerba mate difieren en expresión, composición nucleotídica, longitud y estructura exón-intrón. Se encontró que 85 genes DNAJ no presentan o poseen pocos intrones -ligados a una rápida respuesta a estrés-. Los promotores de genes DNAJ albergan un 73,2 % de elementos reguladores en cis involucrados en respuesta a diversos estreses, hormonas y luz, simultáneamente. Así, proponemos que las DNAJs de yerba mate asisten a la planta en su supervivencia durante múltiples estreses ligados al actual agroecosistema dominante, mientras que bajo sombra promueven su crecimiento.
Instituto de Patología Vegetal
Fil: Aguilera, Patricia Mabel. Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biología Subtropical.(UNaM-CONICET) Instituto de Biotecnología Misiones; Argentina
Fil: Debat, Humberto Julio. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Patología Vegetal; Argentina
Fil: Debat, Humberto Julio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Unidad de Fitopatología y Modelización Agrícola (UFyMA); Argentina
Fil: Castrillo, María Lorena. Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biotecnología Misiones “Dra. María Ebe Reca”. Sala de Biología Computacional; Argentina
Fil: Bich, Gustavo Angel. Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biotecnología Misiones “Dra. María Ebe Reca”. Sala de Biología Computacional; Argentina
Fil: Grabiele, Mauro. Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biología Subtropical (UNaM-CONICET). Instituto de Biotecnología Misiones; Argentina
Fuente
Rodriguésia 74 : e00492022 (2023)
Materia
Genomics
Ilex Paraguariensis
Mate
Genómica
Chaperones
Crop Tree
Stress Genes
Translational Genomics
Yerba Mate
Chaperonas
Arbol Cultivado
Genes de Estrés
Genómica Traslativa
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
Repositorio
INTA Digital (INTA)
Institución
Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria
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Our results suggest that yerba mate DNAJ proteins account 140 diverse members of six structural types displaying potential variable roles in protein homeostasis control. We were able to classify them into 51 distinct orthology groups, in agreement to Arabidopsis, and performed translational genomics of function, localization, expression and stress responsiveness data. Genome mapping and expression analysis indicated that yerba mate DNAJ genes differ in expression, nucleotide composition, length and exon-intron structure. Intronless or few introns genes -linked to rapid stress response- accounted 85 DNAJs. Promoters of DNAJ genes harbored a 73.2% of cis-acting regulatory elements involved in response to diverse stresses, hormones and light, simultaneously. We hypothesize that yerba mate DNAJs assist to plant survival during multiple stresses linked to current dominant agroecosystem but promote its growth under shade.Las hojas y ramitas secas de yerba mate son ampliamente consumidas como infusión en el sur de Sudamérica. Endémica y adaptada a la Mata Atlántica, el monocultivo extensivo de esta planta a pleno sol se vincula a diversos estreses bióticos (pestes, patógenos) y abióticos (radiación solar, sequía) que impactan en su productividad, ecología y nicho socioeconómico. El objetivo de este trabajo fue caracterizar exhaustivamente la familia de genes DNAJ en yerba mate a fin de predecir sus posibles roles en el desarrollo y en las respuestas a diversos estreses para así contribuir al manejo del cultivo. Nuestros resultados sugieren que las proteínas DNAJ de yerba mate contabilizan 140 miembros diversos de seis tipos estructurales, con diferentes roles potenciales en el control de la homeostasis proteica. Asimismo, fueron clasificadas en 51 grupos ortólogos distintos, de acuerdo con Arabidopsis, y se realizó la genómica traslativa de datos de función, localización, expresión y respuesta a estrés. El mapeo genómico y los análisis de expresión indicaron que los genes DNAJ de yerba mate difieren en expresión, composición nucleotídica, longitud y estructura exón-intrón. Se encontró que 85 genes DNAJ no presentan o poseen pocos intrones -ligados a una rápida respuesta a estrés-. Los promotores de genes DNAJ albergan un 73,2 % de elementos reguladores en cis involucrados en respuesta a diversos estreses, hormonas y luz, simultáneamente. Así, proponemos que las DNAJs de yerba mate asisten a la planta en su supervivencia durante múltiples estreses ligados al actual agroecosistema dominante, mientras que bajo sombra promueven su crecimiento.Instituto de Patología VegetalFil: Aguilera, Patricia Mabel. Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biología Subtropical.(UNaM-CONICET) Instituto de Biotecnología Misiones; ArgentinaFil: Debat, Humberto Julio. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Patología Vegetal; ArgentinaFil: Debat, Humberto Julio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Unidad de Fitopatología y Modelización Agrícola (UFyMA); ArgentinaFil: Castrillo, María Lorena. Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biotecnología Misiones “Dra. María Ebe Reca”. Sala de Biología Computacional; ArgentinaFil: Bich, Gustavo Angel. Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biotecnología Misiones “Dra. María Ebe Reca”. Sala de Biología Computacional; ArgentinaFil: Grabiele, Mauro. Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biología Subtropical (UNaM-CONICET). Instituto de Biotecnología Misiones; ArgentinaInstituto de Pesquisas Jardim Botânico do Rio de Janeiro2023-10-05T11:01:00Z2023-10-05T11:01:00Z2023-05-08info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501info:ar-repo/semantics/articuloapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/20.500.12123/15430https://www.scielo.br/j/rod/a/8bqJkPHtMZv9bShDP7C9Z7g/?lang=en0370-65832175-7860https://doi.org/10.1590/2175-7860202374020Rodriguésia 74 : e00492022 (2023)reponame:INTA Digital (INTA)instname:Instituto Nacional de Tecnología Agropecuariaenginfo:eu-repo/semantics/openAccesshttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International (CC BY-NC-SA 4.0)2025-09-29T13:46:08Zoai:localhost:20.500.12123/15430instacron:INTAInstitucionalhttp://repositorio.inta.gob.ar/Organismo científico-tecnológicoNo correspondehttp://repositorio.inta.gob.ar/oai/requesttripaldi.nicolas@inta.gob.arArgentinaNo correspondeNo correspondeNo correspondeopendoar:l2025-09-29 13:46:08.947INTA Digital (INTA) - Instituto Nacional de Tecnología Agropecuariafalse
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Las hojas y ramitas secas de yerba mate son ampliamente consumidas como infusión en el sur de Sudamérica. Endémica y adaptada a la Mata Atlántica, el monocultivo extensivo de esta planta a pleno sol se vincula a diversos estreses bióticos (pestes, patógenos) y abióticos (radiación solar, sequía) que impactan en su productividad, ecología y nicho socioeconómico. El objetivo de este trabajo fue caracterizar exhaustivamente la familia de genes DNAJ en yerba mate a fin de predecir sus posibles roles en el desarrollo y en las respuestas a diversos estreses para así contribuir al manejo del cultivo. Nuestros resultados sugieren que las proteínas DNAJ de yerba mate contabilizan 140 miembros diversos de seis tipos estructurales, con diferentes roles potenciales en el control de la homeostasis proteica. Asimismo, fueron clasificadas en 51 grupos ortólogos distintos, de acuerdo con Arabidopsis, y se realizó la genómica traslativa de datos de función, localización, expresión y respuesta a estrés. El mapeo genómico y los análisis de expresión indicaron que los genes DNAJ de yerba mate difieren en expresión, composición nucleotídica, longitud y estructura exón-intrón. Se encontró que 85 genes DNAJ no presentan o poseen pocos intrones -ligados a una rápida respuesta a estrés-. Los promotores de genes DNAJ albergan un 73,2 % de elementos reguladores en cis involucrados en respuesta a diversos estreses, hormonas y luz, simultáneamente. Así, proponemos que las DNAJs de yerba mate asisten a la planta en su supervivencia durante múltiples estreses ligados al actual agroecosistema dominante, mientras que bajo sombra promueven su crecimiento.
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Fil: Aguilera, Patricia Mabel. Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biología Subtropical.(UNaM-CONICET) Instituto de Biotecnología Misiones; Argentina
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Fil: Castrillo, María Lorena. Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biotecnología Misiones “Dra. María Ebe Reca”. Sala de Biología Computacional; Argentina
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