Genoma

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 10165 (2022) Citar este artigo

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A família de genes da proteína C2H2 dedo de zinco (C2H2-ZFP) desempenha papéis importantes em resposta a estresses ambientais e vários outros processos biológicos em plantas. O Ginseng é uma erva medicinal preciosa cultivada na Ásia e na América do Norte. No entanto, pouco se sabe sobre a família de genes C2H2-ZFP e suas funções no ginseng. Aqui, identificamos 115 genes C2H2-ZFP do ginseng, definidos como a família de genes PgZFP. Foi agrupado em cinco grupos e apresentado com oito motivos conservados, com cada gene contendo de um a seis deles. Os genes da família são categorizados em 17 subcategorias de ontologias genéticas e possuem numerosos elementos reguladores que respondem a uma variedade de processos biológicos, sugerindo sua diferenciação funcional. Os 115 genes PgZFP foram unidos em 228 transcritos no estágio de sementeira e variaram dramaticamente em expressão entre tecidos, estágios de desenvolvimento e genótipos, mas formam uma rede de coexpressão, sugerindo sua correlação funcional. Além disso, quatro genes, PgZFP31, PgZFP78-01, PgZFP38 e PgZFP39-01, foram identificados na família de genes que estavam ativamente envolvidos na resposta das plantas ao estresse salino. Esses resultados fornecem novos conhecimentos sobre origem, diferenciação, evolução e função da família de genes PgZFP e novos recursos genéticos para pesquisa e aplicação do gene C2H2-ZFP em ginseng e outras espécies de plantas.

O ginseng, como uma erva medicinal valiosa, tem sido amplamente utilizado em alimentos, medicamentos e cosméticos para a saúde humana. Foi demonstrado que seus principais ingredientes bioativos, os ginsenosídeos, previnem, inibem e tratam diversos tipos de câncer1,2,3. Portanto, a pesquisa do genoma do ginseng tem sido extensivamente realizada nos últimos anos. Xu et al.4 relataram o primeiro rascunho do genoma do ginseng. Kim et al.5 divulgaram o rascunho do genoma do ginseng para outro genótipo, do qual foram identificados 59.352 genes. Recentemente, Wang et al.6 relataram uma montagem do genoma do ginseng do tamanho de um cromossomo para o terceiro genótipo, a partir do qual 65.913 genes foram identificados. Wang et al.7 sequenciaram o transcriptoma de uma planta de ginseng de 4 anos de idade expressa em 14 tecidos, reuniram 248.992 unigenes transcritos separados de 130.557 modelos genéticos e quantificaram suas expressões nos 14 tecidos. Esses recursos genômicos e transcriptômicos forneceram ferramentas úteis para a identificação e caracterização genômica de genes importantes para a pesquisa e o melhoramento do ginseng.

Demonstrou-se que a família de genes da proteína C2H2 do dedo de zinco (ZFP) desempenha papéis importantes na resposta das plantas a estresses abióticos e bióticos, no crescimento e desenvolvimento das plantas e na transdução de sinais hormonais. Por exemplo, a superexpressão de um gene C2H2-ZFP da Arabidopsis, ZAT18, melhorou a tolerância à seca8. O gene bsr-d1 do arroz que codifica um fator de transcrição C2H2 aumentou a resistência a doenças e a imunidade contra a brusone do arroz9. O gene SlZFP2 do tomate participou da regulação da biossíntese de ABA durante o desenvolvimento do fruto, inibindo assim o desenvolvimento do fruto através da inibição transcricional do regulador de florescimento . Foi relatado que a família de genes C2H2-ZFP participa ativamente na resposta das plantas ao estresse salino, o que é significativo para a produção agrícola11. A expressão de um gene C2H2-ZFP do tomate, SlZF3, aumentou a tolerância ao sal da planta12. A expressão de Zoysia japonica ZjZFN1 em Arabidopsis melhorou a germinação das sementes, a adaptabilidade da planta ao estresse salino e a porcentagem de cotilédones verdes sob condição de estresse salino . Os genes AZFs e STZ em Arabidopsis apresentaram atividades de repressão transcricional, respondendo assim ao estresse salino . Foi demonstrado que o gene OsZFP213 no arroz interage com o OsMAPK3, aumentando assim a tolerância ao sal . Na soja e na Arabidopsis, o GmZAT4 desempenhou um papel importante na tolerância ao estresse do PEG e NaCl e na resposta do ABA .