EXPRESIÓN DEL GEN ANTIFÚNGICO zeamatina EN COLEÓPTILOS DE MAÍZ ARROCILLO ANTE INFECCION POR Aspergillus

Expresión de zeamatina en maíz

Autores/as

  • Patricia Vásquez-Luis Tecnológico Nacional de México-Instituto Tecnológico de Oaxaca (ITO). Avenida Ing. Víctor Bravo Ahuja No. 125, esquina Calzada Tecnológico. C.P. 68030, Oax. Méx https://orcid.org/0009-0006-6518-9950
  • María del Socorro Pina-Canseco Facultad de Medicina (UNAM-UABJO), Av. San Felipe del Agua (2,69 km). CP 68020, Oax. Méx https://orcid.org/0000-0002-9486-5093
  • Alma Dolores Pérez-Santiago Tecnológico Nacional de México-Instituto Tecnológico de Oaxaca (ITO). Avenida Ing. Víctor Bravo Ahuja No. 125, esquina Calzada Tecnológico. C.P. 68030, Oax. Méx https://orcid.org/0000-0002-4410-7307
  • Diana Matías-Pérez Tecnológico Nacional de México-Instituto Tecnológico de Oaxaca (ITO). Avenida Ing. Víctor Bravo Ahuja No. 125, esquina Calzada Tecnológico. C.P. 68030, Oax. Méx https://orcid.org/0000-0002-6592-9342
  • Iván Antonio García-Montalvo Tecnológico Nacional de México-Instituto Tecnológico de Oaxaca (ITO). Avenida Ing. Víctor Bravo Ahuja No. 125, esquina Calzada Tecnológico. C.P. 68030, Oax. Méx https://orcid.org/0000-0003-4993-9249
  • José Luis Hernández-Morales Facultad de Medicina (UNAM-UABJO), Av. San Felipe del Agua (2,69 km). CP 68020, Oax. Méx https://orcid.org/0000-0003-3168-9202
  • Marco Antonio Sánchez-Medina Tecnológico Nacional de México-Instituto Tecnológico de Oaxaca (ITO). Avenida Ing. Víctor Bravo Ahuja No. 125, esquina Calzada Tecnológico. C.P. 68030, Oax. Méx https://orcid.org/0000-0002-1411-5955

DOI:

https://doi.org/10.60158/rma.v10i2.401

Palabras clave:

Aspergillus parasiticus, expresión génica, gen zlp, maíz nativo

Resumen

Los hogos productores de micotoxinas y responsables de la pudrición de la mazorca en campo, incluyen algunas especies del género Aspergillus y son un problema de importancia económica en México y otros países donde se cultiva el maíz. El objetivo de la presente investigación fue evaluar la expresión del gen zeamatina en tres muestras de maíz arrocillo ante la infección por Aspergillus parasiticus. Las muestras infectadas con A. parasiticus presentaron cambios morfológicos en comparación con las muestras control o sin infección, cómo oscurecimiento y marchites en los meristemos apicales de coleóptilos y radícula. La calidad e integridad del ARN extraído fue aceptable. El análisis de la expresión mediante RT-PCR semicuantitativa de las muestras analizadas, mostró que arrocillo blanco control fue la muestra que exhibió mayor expresión de zeamatina, e incluso fue mayor a la muestra infectada con Aspergillus con una diferencia de 18.42%. La muestra arrocillo amarillo control e inoculado presentaron una baja expresión del gen, mientras que arrocillo azul inoculado mostró inducción en un 11.81% comparado a la muestra control posterior a la infección fúngica. La expresión del gen de zeamatina se correlacionó con el desarrollo de los coleóptilos, en las muestras de color blanco y azul presentaron mejor crecimiento a diferencia de la muestra de color amarillo. Los resultados obtenidos sugieren la expresión diferencial del gen zeamatina como respuesta la infección de Aspergillus parasiticus en la primera etapa de desarrollo del maíz.

Citas

Álvarez-Días, F., Torres-Parga, B., Valdivia-Flores, A. G., Quezada-Tristán, T., Alejos-De La Fuente, J. I., Sosa-Ramírez, J., & Rangel-Muñoz, E. J. (2022). Aspergillus flavus and Total Aflatoxins Occurrence in Dairy Feed and Aflatoxin M1 in Bovine Milk in Aguascalientes, Mexico. Toxins, 14(5), 292. https://doi.org/10.3390/toxins14050292 DOI: https://doi.org/10.3390/toxins14050292

Aragón C.F., S. Taba, J.M. Hernández, J.D. Figueroa y Serrano V. 2006. Actualización de la Información sobre los Maíces Criollos de Oaxaca. Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias, Informe final SNIB-CONABIO proyecto No. CS002 México D. F. 119 p.

Batalia, M.A., Monzingo, A.F., Ernst, S., Roberts, W., & Robertus, J.D. (1996). The crystal structure of the antifungal protein zeamatin, a member of the thaumatin-like, PR-5 protein family. Nature structural biology, 3(1), 19-22. https://doi.org/10.1038/nsb0196-19 DOI: https://doi.org/10.1038/nsb0196-19

Bhatnagar-Mathur, P., Sunkara, S., Bhatnagar-Panwar, M., Waliyar, F., & Sharma, K.K. (2015). Biotechnological advances for combating Aspergillus flavus and aflatoxin contamination in crops. Plant science, 234, 119-132. https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2015.02.009 DOI: https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2015.02.009

Brown, R.L., Chen, Z.Y., Warburton, M., Luo, M., Menkir, A., Fakhoury, A., & Bhatnagar, D. (2010). Discovery and characterization of proteins associated with aflatoxin-resistance: Evaluating their potential as breeding markers. Toxins, 2(4), 919-933. https://doi.org/10.3390/toxins2040919 DOI: https://doi.org/10.3390/toxins2040919

Cary, J.W., Rajasekaran, K., Brown, R.L., Luo, M., Chen, Z.Y., & Bhatnagar, D. (2011). Developing resistance to aflatoxin in maize and cottonseed. Toxins, 3(6), 678-696. https://doi.org/10.3390/toxins3060678 DOI: https://doi.org/10.3390/toxins3060678

Chen, Z.Y., Rajasekaran, K., Brown, R.L., Sayler, R.J., & Bhatnagar, D. (2015). Discovery and confirmation of genes/proteins associated with maize aflatoxin resistance. World mycotoxin journal, 8(2), 211-224. https://doi.org/10.3920/WMJ2014.1732 DOI: https://doi.org/10.3920/WMJ2014.1732

Chen, Z.Y., Brown, R.L., Cleveland, T.E., Damann, K.E., & Russin, J.S. (2001). Comparison of constitutive and inducible maize kernel proteins of genotypes resistant or susceptible to aflatoxin production. Journal of Food Protection, 64(11), 1785-1792. https://doi.org/10.4315/0362-028x-64.11.1785 DOI: https://doi.org/10.4315/0362-028X-64.11.1785

Conde, M.C.M., Nedel, F., Campos, V.F., Smith, A.J., Nör, J.E., Demarco, F.F., & Tarquinio, S.B.C. (2012). Odontoblast RNA stability in different temperature‐based protocols for tooth storage. International endodontic journal, 45(3), 266-272. https://doi.org/10.1111/j.1365-2591.2011.01971.x DOI: https://doi.org/10.1111/j.1365-2591.2011.01971.x

Dutta, S., Muthusamy, V., Chhabra, R., Zunjare, R.U., & Hossain, F. (2020). Two-step method for isolation of high-quality RNA from stored seeds of maize rich in starch. 3 Biotech, 10, 1-8. https://doi.org/10.1007/s13205-020-02424-w DOI: https://doi.org/10.1007/s13205-020-02424-w

Guo, B.Z., Cleveland, T.E., Brown, R.L., Widstrom, N.W., Lynch, R.E., & Russin, J.S. (1999). Distribution of antifungal proteins in maize kernel tissues using immunochemistry. Journal of food protection, 62(3), 295-301. https://doi.org/10.4315/0362-028X-62.3.295 DOI: https://doi.org/10.4315/0362-028X-62.3.295

Guo, B.Z., Chen, Z.Y., Brown, R.L., Lax, A.R., Cleveland, T.E., Russin, J.S., Mehta, A.D., Selitrennikoff, C.P., & Widstrom, N.W. (1997). Germination induces accumulation of specific proteins and antifungal activities in corn kernels. Phytopathology, 87(11), 1174-1178. https://doi.org/10.1094/PHYTO.1997.87.11.1174 DOI: https://doi.org/10.1094/PHYTO.1997.87.11.1174

Hernández-Morales, J.L. 2022. Identificación de los genes glx-1, TI 14-kD y pr-10 relacionados a la resistencia a aflatoxinas, en Zea diploperennis, Zea mays ssp. parviglumis y Zea luxurians [Tesis de Doctorado no publicado]. Tecnológico Nacional de México, Instituto Tecnológico de Oaxaca (ITO).

Luo, M., Brown, R.L., Chen, Z.Y., Menkir, A., Yu, J., & Bhatnagar, D. (2011). Transcriptional profiles uncover Aspergillus flavus-induced resistance in maize kernels. Toxins, 3(7), 766-786. https://doi.org/10.3390/toxins3070766 DOI: https://doi.org/10.3390/toxins3070766

Majumdar, R., Rajasekaran, K., Sickler, C., Lebar, M., Musungu, B.M., Fakhoury, A. M., Payne G.A., Geisler, M., Wientjes, C.C., Wei, Q., Bhatnagar, D., & Cary, J.W. (2017). The pathogenesis-related maize seed (PRms) gene plays a role in resistance to Aspergillus flavus infection and aflatoxin contamination. Frontiers in Plant Science, 8, 1758. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01758 DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01758

Michel-López, C.Y., González-Mendoza, D., Zapata-Pérez, O., Rubio-Piña, J., Cervantes-Díaz, L., & Bermúdez-Guzmán, M.D.J. (2018). Evaluación de tres protocolos para la extracción rápida de ARN total de tejidos de Prosopis juliflora (SW). Revista mexicana de ciencias agrícolas, 9(6), 1259-1267. https://doi.org/10.29312/remexca.v9i6.788 DOI: https://doi.org/10.29312/remexca.v9i6.788

Mwamahonje, A., Eleblu, J.S.Y., Ofori, K., Deshpande, S., Feyissa, T., & Tongoona, P. (2021). Drought tolerance and application of marker-assisted selection in sorghum. Biology, 10(12), 1249. https://doi.org/10.3390/biology10121249 DOI: https://doi.org/10.3390/biology10121249

Okamoto T. & Okabe S. (2000). Ultraviolet absorbance at 260 and 280 nm in RNA measurement is dependent on measurement solution. International Journal of Molecular Medicine, 5(6), 657-666. https://doi.org/10.3892/ijmm.5.6.657 DOI: https://doi.org/10.3892/ijmm.5.6.657

Pérez, D,M.C., Medina, M.A.S., Canseco, M.D.S.P., Campos, E.P., García-Montalvo, I.A., & Santiago, A.D.P. (2017). Inducción de infección en Teosinte (Zea diploperennis) con el fitopatógeno Ustilago maydis. Journal of Negative and No Positive Results: JONNPR, 2(1), 17-22.

Perri, F., Della Penna, S., Rufini, F., Patamia, M., Bonito, M., Angiolella, L., & Vitali, A. (2009). Antifungal‐protein production in maize (Zea mays) suspension cultures. Biotechnology and applied biochemistry, 52(4), 273-281. https://doi.org/10.1042/BA20080060 DOI: https://doi.org/10.1042/BA20080060

Rasmussen-Wilson, S.J., Palas, J.S., Wolf, V.J., Taft, C.S., & Selitrennikoff, C.P. (1997). Expression of a plant protein by Neurospora crassa. Applied and environmental microbiology, 63(9), 3488-3493. https://doi.org/10.1128/aem.63.9.3488-3493.1997 DOI: https://doi.org/10.1128/aem.63.9.3488-3493.1997

Roberts, W.K., Selitrennikoff, C.P., Laue, B.E., Potter, S.L. (1996). Synergistic antifungal protein and compositions containing same. U.S. Patent 5,521,153,

Roberts, W.K., & Selitrennikoff, C.P. (1990). Zeamatin, an antifungal protein from maize with membrane-permeabilizing activity. Microbiology, 136(9), 1771-1778. https://doi.org/10.1099/00221287-136-9-177 DOI: https://doi.org/10.1099/00221287-136-9-1771

Sajjad, A.M., Bahsiri, T., Saeed, S., Iqbal, M., Ahmad, S., & Islam, S. (2016) Zeamatin like protein (zlp) gene is associated with resistance against A. niger in maize (Zea mays L.). Cercetări Agronomiceîn Moldova XLIX 2(166):29–39. https://doi.org/10.1515/cerce-2016-0013 DOI: https://doi.org/10.1515/cerce-2016-0013

Sánchez-Medina, M.A. 2016. Identificación de la expresión de los genes glx-1, per1 y ZmCOR ante la presencia de Aspergillus parasiticus en coleóptilos de maíces criollos de Oaxaca. [Tesis de Doctorado, no publicado]. Tecnológico Nacional de México, Instituto Tecnológico de Oaxaca (ITO).

Sandoval-Flores, V. 2016. Identificación de razas de maíz criollo del Valle de Oaxaca resistente y susceptible a la acumulación de Aflatoxina B1 producida por Aspergillus flavus y la expresión de los genes: ZmCOR, Zeamatin, aflR y norB. [Tesis de Maestría, Centro de Investigación y Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional (CINVESTAV), Unidad Irapuato. Repositorio Institucional- Centro de Investigación y Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional (CINVESTAV), Unidad Irapuato.

Sarma, U.P., Bhetaria, P.J., Devi, P., & Varma, A. (2017). Aflatoxins: implications on health. Indian Journal of Clinical Biochemistry, 32, 124-133. DOI: https://doi.org/10.1007/s12291-017-0649-2

Schimoler-O'Rourke, R., Richardson, M., & Selitrennikoff, C. P. (2001). Zeamatin inhibits trypsin and α-amylase activities. Applied and Environmental Microbiology, 67(5), 2365-2366. https://doi.org/10.1128/AEM.67.5.2365-2366.2001 DOI: https://doi.org/10.1128/AEM.67.5.2365-2366.2001

Selitrennikoff, C.P., Vigers, A.J., & Roberts, W.K. (1992). Antifungal proteins from plants: a possible new source of human therapeutics. In New Approaches for Antifungal Drugs, 88-113). https://doi.org/10.1007/978-1-4899-6729-9_6 DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4899-6729-9_6

Shabeer, S., Asad, S., Jamal, A., & Ali, A. (2022). Aflatoxin contamination, its impact and management strategies: an updated review. Toxins, 14(5), 307. https://doi.org/10.3390/toxins14050307 DOI: https://doi.org/10.3390/toxins14050307

Shatters, R.G., Boykin, L.M., Lapointe, S.L., Hunter, W.B., & Weathersbee, A.A. (2006). Phylogenetic and structural relationships of the PR5 gene family reveal an ancient multigene family conserved in plants and select animal taxa. Journal of Molecular Evolution, 63, 12-29. https://doi.org/10.1007/s00239-005-0053-z DOI: https://doi.org/10.1007/s00239-005-0053-z

Sheoran, S., Kaur, Y., Kumar, S., Shukla, S., Rakshit, S., & Kumar, R. (2022). Recent advances for drought stress tolerance in maize (Zea mays L.): Present status and future prospects. Frontiers in Plant Science, 13, 872566. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.872566 DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2022.872566

Sierra-Macías, M., Andrés-Meza, P., Palafox-Caballero, A., & Meneses-Márquez, I. (2016). Diversidad genética, clasificación y distribución racial del maíz nativo en el estado de Puebla, México. Revista de Ciencias Naturales y Agropecuarias, 3(9), 12-21. https://doi.org/10.47808/revistabioagro.v2i1.279 DOI: https://doi.org/10.47808/revistabioagro.v2i1.279

Singh, A., Sharma, S., Choudhir, G., & Kumar, S. (2023). Fungal Pathogen-Induced Modulation of Structural and Functional Proteins in Zea mays L. In Maize Improvement: Current Advances in Yield, Quality, and Stress Tolerance under Changing Climatic Scenarios (pp. 303-322). Cham: Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-031-21640-4_14 DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-21640-4_14

Spencer Smith, J., Paul Williams, W., & Windham, G. L. (2019). Aflatoxin in maize: a review of the early literature from “moldy-corn toxicosis” to the genetics of aflatoxin accumulation resistance. Mycotoxin research, 35, 111-128. https://doi.org/10.1007/s12550-018-00340-w DOI: https://doi.org/10.1007/s12550-018-00340-w

Varapizuela-Sánchez, C.F., Sánchez-Medina, M.A., Pina-Canseco, M.S., Rosas-Murrieta, N.H., Pérez-Santiago, A.D., & García-Montalvo, I.A. (2022). Glyoxalase I (GLX-I) analysis in native maize from Oaxaca, Mexico, infected with Aspergillus flavus in vitro. Revista de la Facultad de Agronomía de la Universidad del Zulia, 39(4). https://doi.org/10.47280/RevFacAgron(LUZ).v39.n4.01 DOI: https://doi.org/10.47280/RevFacAgron(LUZ).v39.n4.01

Varapizuela-Sánchez, C.F. 2020. Análisis de la actividad de glioxalasa I (GLX-I) como respuesta a la infección por Aspergillus flavus in vitro en maíces nativos del estado de Oaxaca. [Tesis de Doctorado, no publicado]. Tecnológico Nacional de México. Instituto Tecnológico de Oaxaca (ITO).

Vennapusa, A.R., Somayanda, I.M., Doherty, C.J., & Jagadish, S.K. (2020). A universal method for high-quality RNA extraction from plant tissues rich in starch, proteins and fiber. Scientific reports, 10(1), 16887. https://doi.org/10.1038/s41598-020-73958-5 DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-73958-5

Vigers, A.J., Roberts, W.K., & Selitrennikoff, C.P. (1991). A new family of plant antifungal proteins. Mol Plant Microbe Interact, 4(4), 315-323. https://doi.org/10.1094/mpmi-4-315 DOI: https://doi.org/10.1094/MPMI-4-315

Wilson, S., Mahiou, B., Reiger, R., Tentler, S., Schimoler, R., Orndorff, S., & Selitrennikoff, C.P. (2000). Pilot‐scale purification of zeamatin, an antifungal protein from maize. Biotechnology progress, 16(1), 38-43. https://doi.org/10.1021/bp9901365 DOI: https://doi.org/10.1021/bp9901365

Fuente electronica

Schneider C., Rasband W. & Eliceiri, K. (2012). ImagenJ® [sorftware de computadora].

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Archivos adicionales

Publicado

2023-12-13