Геномная вариабельность на основе SNP в генах-кандидатах устойчивости к болезням Theobroma cacao
SNP-based genomic variation in candidate disease resistance genes of Theobroma cacao
Ramos-Lizardo GN, Alexiou KG, Mucherino-Muñoz JJ, Aranzana MJ, Corrêa RX
Аннотация (перевод)
<title>Аннотация</title> <p> <italic>Theobroma cacao</italic> — вид, обладающий высокой экономической ценностью, производство которого снижается из-за множества факторов, включая потери урожая, вызванные такими патогенами, как <italic>Moniliophthora perniciosa</italic> , <italic>Phytophthora</italic> spp., <italic>Ceratocystis cacaofunesta</italic> и <italic>Moniliophthora roreri</italic> . В этом контексте знание генетической вариабельности, лежащей в основе устойчивости, имеет решающее значение для выяснения взаимодействий между растением и патогеном и создания устойчивых сортов. В данном исследовании мы применили биоинформатические инструменты для предсказания генов-кандидатов устойчивости и анализа их геномной вариабельности на основе SNP в геноме <italic>T. cacao</italic> . Всего было идентифицировано 4,523 гена-кандидата, кодирующих 6,193 белка, среди которых 196 генов остаются не охарактеризованными, но содержат домены, ассоциированные с защитными функциями, включая домены NBS-LRR, киназы и белки, связанные с патогенезом. Анализ кодирующих областей выявил 17,576 SNP, из которых 9,014 были классифицированы как миссенс-варианты, 8,418 — как синонимичные варианты, а 156 — как варианты с сильным эффектом (high-impact), включая мутации start-loss, stop-loss и stop-gain. Анализ обогащения этих генов кодирующих областей позволил выявить биологические пути и процессы, участвующие в защите растений, включая окислительное фосфорилирование, взаимодействие «растение — патоген», сигнальные пути MAPK у растений и биосинтез фенилпропаноидов. Кроме того, пять генов были картированы внутри локусов количественных признаков, ранее ассоциированных с устойчивостью к <italic>Phytophthora</italic> spp., и кодируют такие белки, как хитиназа класса I, протеаза, ACD11, NADH-оксидоредуктаза (NADH-OxR) и аквапорин NIP6-1, которые непосредственно участвуют в защитных реакциях. Эти результаты расширяют понимание защитных механизмов у генотипов <italic>T. cacao</italic> , определяют потенциальных кандидатов для будущей функциональной валидации и могут быть применены в программах маркер-ориентированной селекции, направленных на устойчивость к болезням. </p>
Оригинальная аннотация
<title>Abstract</title> <p> <italic>Theobroma cacao</italic> is a species with high economic value whose production is impaired by multiple factors, including yield losses caused by pathogens such as <italic>Moniliophthora perniciosa</italic> , <italic>Phytophthora</italic> spp., <italic>Ceratocystis cacaofunesta</italic> , and <italic>Moniliophthora roreri</italic> . In this context, knowledge of the genetic variability underpinning esistance 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 <italic>T. cacao</italic> genome. A total of 4,523 candidate genes encoding 6,193 proteins were identified, among which 196 genes remain uncharacterized but contain domains associated with defense-related functions, including NBS-LRR domains, kinases and pathogenesis-related proteins. Analysis of coding regions revealed 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 previously associated with resistance to <italic>Phytophthora</italic> spp., and that encode proteins such as class I chitinase, protease, ACD11, NADH oxidoreductase (NADH-OxR) and aquaporin NIP6-1, which are directly involved in defense responses. These results broaden understanding of defense mechanisms in <italic>T. cacao</italic> genotypes, identify potential candidates for future functional validation, and can be applied in marker-assisted breeding programs focused on disease resistance. </p>
Идентификаторы
Canonical: https://research.holos.house/w/8405b0b2-d55e-4a2e-9167-b9037522f7ef
DOI: 10.21203/rs.3.rs-9441324/v1