Геномная вариабельность на основе SNP в генах-кандидатах устойчивости к болезням у Theobroma cacao
SNP-based genomic variation in candidate disease resistance genes of Theobroma cacao
Gabriela Nicolle Ramos-Lizardo, Konstantinos G. Alexiou, Jonathan Javier Mucherino-Muñoz, María José Aranzana, Ronan Xavier Corrêa
Аннотация (перевод)
Аннотация Theobroma cacao — вид, имеющий высокую экономическую ценность, производство которого затруднено множеством факторов, включая потери урожая, вызванные такими патогенами, как Moniliophthora perniciosa , Phytophthora spp., Ceratocystis cacaofunesta и Moniliophthora roreri . В этом контексте знание генетической вариабельности, лежащей в основе устойчивости, имеет решающее значение для выяснения взаимодействий между растением и патогеном и выведения устойчивых сортов. В данном исследовании мы использовали биоинформатические инструменты для предсказания генов-кандидатов устойчивости и анализа их геномной вариабельности на основе SNP в геноме T. cacao. Всего было идентифицировано 4,523 гена-кандидата, кодирующих 6,193 белка, среди которых 196 генов остаются неохарактеризованными, но содержат домены, типично ассоциированные с защитными функциями растений, включая домены NBS-LRR, киназы и белки, связанные с патогенезом. Функциональная аннотация вариантов кодирующих областей выявила 17,576 SNP, из которых 9,014 были классифицированы как миссенс-варианты, 8,418 — как синонимичные варианты и 156 — как варианты с сильным влиянием, включая мутации start-loss, stop-loss и stop-gain. Анализ обогащения этих генов кодирующих областей выявил биологические пути и процессы, участвующие в защите растений, включая окислительное фосфорилирование, взаимодействие растения и патогена, сигнальные пути MAPK у растений и биосинтез фенилпропаноидов. Кроме того, пять генов располагались в пределах локусов количественных признаков, интервалов, о которых ранее сообщалось в исследованиях устойчивости к Phytophthora spp., кодируя такие белки, как хитиназа класса I, протеаза, ACD11, NADH-оксидоредуктаза (NADH-OxR) и аквапорин NIP6-1, причем все они были связаны с биологическими функциями, имеющими отношение к защитным реакциям растений. Эти результаты способствуют пониманию потенциальных защитных механизмов у T. cacao и определяют перспективные гены-кандидаты и варианты для будущей функциональной валидации. После экспериментальной валидации эти кандидаты могут способствовать разработке молекулярных маркеров для селекционных программ на устойчивость к болезням.
Оригинальная аннотация
Abstract Theobroma cacao is a species with high economic value whose production is impaired by multiple factors, including yield losses caused by pathogens such as Moniliophthora perniciosa , Phytophthora spp., Ceratocystis cacaofunesta , and Moniliophthora roreri . In this context, knowledge of the genetic variability underpinning resistance is crucial to elucidate plant–pathogen interactions and develop resistant cultivars. In this study, we employed bioinformatics tools to predict candidate resistance genes and analyze their genomic variability based on SNPs in the T. cacao genome. A total of 4,523 candidate genes encoding 6,193 proteins were identified, among which 196 genes remain uncharacterized but contain domains typically associated with plant defense functions, including NBS-LRR domains, kinases and pathogenesis-related proteins. Functional annotation of coding regions variants identified 17,576 SNPs, of which 9,014 were classified as missense variants, 8,418 were synonymous variants, and 156 were high-impact variants, including start-loss, stop-loss, and stop-gain mutations. Enrichment analysis of these coding-region genes identified biological pathways and processes involved in plant defense, including oxidative phosphorylation, plant–pathogen interaction, MAPK signaling pathways in plants and phenylpropanoid biosynthesis. Furthermore, five genes were located within quantitative trait loci, intervals previously reported in studies of resistance to Phytophthora spp., encoding proteins including class I chitinase, protease, ACD11, NADH oxidoreductase (NADH-OxR) and aquaporin NIP6-1, all of which have been associated with biological functions relevant to plant defense responses. These findings contribute to the understanding of potential defense-related mechanisms in T. cacao and identify promising candidate genes and variants for future functional validation. Following experimental validation, these candidates may contribute to the development of molecular markers for disease-resistance breeding programs.
Идентификаторы
Canonical: https://research.holos.house/w/6d62787c-1d74-4226-97f5-95c3db15fa5a
DOI: 10.1038/s41598-026-65298-7
OpenAlex: W7213978523