Протеомный и эпигенетический анализ соматического эмбриогенеза Theobroma cacao L.
Uma visão proteômica e epigenética da embriogênese somática de Theobroma cacao L.
Universidade Federal de Santa Catarina, Guerra, Miguel Pedro, Pila Quinga, Liliana Alexandra
proteômica epigenética
Аннотация (перевод)
Аннотация : Theobroma cacao L. — вид растений, широко культивируемый во влажных тропиках планеты. Какао-бобы обладают высокой экономической ценностью и являются сырьем для шоколадной промышленности. Однако из-за ботанических особенностей, связанных с высокой степенью самонесовместимости, коммерческие плантации характеризуются высокой генетической гетерозиготностью, что напрямую влияет на урожайность культуры. По этой причине для размножения элитных сортов применялись системы клонального размножения, такие как укорененные черенки и прививка. Однако эти методы сопряжены с высокими трудозатратами и не гарантируют санитарного качества растений. В связи с этим методы микроклонального размножения in vitro, связанные с соматическим эмбриогенезом, могут способствовать крупномасштабному размножению улучшенных сортов и генотипов, а также сохранению гермоплазмы, и это может использоваться в качестве модели для изучения физиологических, генетических и биохимических процессов, участвующих в эмбриогенном развитии растений. Соматический эмбриогенез с использованием цветочных эксплантов является наиболее эффективным методом регенерации проростков in vitro. Эта система объединяет непрямой эмбриогенез с последующим прямым вторичным эмбриогенезом, благодаря чему система становится циклической. В протоколах соматического эмбриогенеза существуют пробелы в знаниях, которые требуют выяснения. В этом контексте цель настоящей работы заключалась в углублении в молекулярные механизмы, определяющие качество соматических эмбрионов, для изучения взаимосвязи между метилированием ДНК и эмбриогенным потенциалом соматических эмбрионов при длительном вторичном соматическом эмбриогенезе. Таким образом, технология многомерной идентификации белков (HDMSE) была использована для определения протеомных профилей белых и полупрозрачных соматических эмбрионов, которые существенно различаются по способности к конверсии. Способность соматических эмбрионов к конверсии была связана с метаболизмом углеводов и способностью культур поддерживать равновесие в окислительно-восстановительной системе. Общие уровни метилирования ДНК в молодых соматических эмбрионах и состаренных соматических эмбрионах показали, что гипометилирование ДНК в состаренных соматических эмбрионах является адаптивным (накопительным) ответом на условия культивирования in vitro, тогда как утрата эмбриогенного потенциала, связанная с длительным соматическим эмбриогенезом, представляет собой эпигенетическую особенность, которая может быть обратимой. Наконец, 5 -azaC продемонстрировал положительную корреляцию с восстановлением эмбриогенного потенциала у состаренных соматических эмбрионов.
Оригинальная аннотация
Abstract : Theobroma cacao L. is a plant species widely cultivated in the humid tropics of the planet. The cacao beans have a high economic value and they are the raw material for the chocolate industry. However, due to the botanical traits associated with a high degree of self-incompatibility, the commercial plantations present high genetic heterozygosity, directly affecting the crop yield. For this reason, clonal propagation systems such as rooted cuttings and grafting have been applied for the multiplication of elite varieties. However, these methods present a high labor cost and do not guarantee the plants sanitary quality. In this view, in vitro micropropagation methods associated with somatic embryogenesis can contribute to the large-scale propagation of improved varieties and genotypes, as well as the conservation of germoplasm, and this can uses as a model for the study of the physiological, genetic and biochemical processes involved in plant embryogenic development. Somatic embryogenesis using floral explants has been the most efficient method for regeneration in vitro seedlings. This system integrates indirect embryogenesis with subsequent direct secondary embryogenesis, from which the system becomes cyclic. Somatic embryogenesis protocols present hole in the knowledge, which need to be elucidated. In this context, the present work had as objective to deepen in the molecular mechanisms that determine the somatic embryo quality to study the relationship between the DNA methylation and the embryogenic potential of somatic embryos in the long-term secondary somatic embryogenesis. Thus, the multidimensional protein identification technology (HDMSE) was used to identify the proteomic profiles of white and translucid somatic embryos, which are widely different in the conversion capacity. The somatic embryos conversion ability was related to carbohydrate metabolism and the ability of cultures to maintain equilibrium in the redox system. The global DNA methylation levels in young somatic embryos and aged somatic embryos suggested that hypomethylation of DNA in aged somatic embryos is an adaptive (cumulative) response to in vitro culture conditions, whereas the loss of the embryogenic potential associated with long-term somatic embryogenesis, is an epigenetic feature that can be reversible. Finally, the 5 -azaC showed a positive correlation with the recovery of the embryogenic potential in aged somatic embryos.
Идентификаторы
Canonical: https://research.holos.house/w/e282a723-6b72-4c16-a0ba-04c338e678a4