Análisis funcional de transcriptomas de Coffea arabica L. relacionados al estrés térmico

Abstract

El café, uno de los commodities más importantes del mundo, está en peligro debido al cambio climático. Específicamente, porque el aumento de la temperatura del aire afecta el rendimiento del cultivo y las cualidades organolépticas del grano. De ahí que es de suma importancia conocer sobre el mecanismo de respuesta de la planta a las elevadas temperaturas y los efectos adversos que estos tendrían sobre el cultivo del café. De acuerdo con esto, la presente tesis tuvo como objetivo analizar los experimentos de transcriptómica (públicos) previamente realizados sobre el efecto de la elevación de la temperatura del aire sobre la planta de café (Coffea arabica) para entender mejor la respuesta de esta especie al estrés térmico, por lo que se realizó el análisis funcional de los genes. Para lo cual, primeramente, se mapearon los reads de experimentos RNA-Seq frente a los genomas de las especies Coffea arabica, Coffea canephora y Coffea eugenioies para comparar las estadísticas de mapeo y determinar la relación genómica con estas especies. Luego, mediante el análisis de la expresión diferencial de genes se determinó que las temperaturas mayores a 37°C activan la respuesta al estrés térmico del café. Seguidamente, mediante el análisis funcional de genes se determinó, que las ontologías relacionadas a la respuesta al calor estaban sobre representadas, por lo tanto, el café presenta una respuesta concertada al estrés térmico. Finalmente, en el análisis dentro de estas ontologías se identificaron a genes que codifican proteínas sHSP (small heat shock protein), ribonucleoproteínas para la formación del espliceosoma, proteínas relacionadas a la regulación de auxinas y enzimas que sintetizan terpenoides.

Coffee, one of the most important commodities in the world, is in danger due to climate change. Specifically, increasing air temperature affects the crop yield and the grain organoleptic quality. Because of this, it is extremely important to know about the molecular mechanism of plant responses to high temperatures and their adverse effects on the coffee crop. According to this, the goal of the present thesis was analyze previously performed transcriptomic experiments related to the effect of high temperature on the coffee plant (Coffea arabica) (public) ; in order to have better understanding about the response of this species to thermal stress the gene functional analysis was performed. Firstly, the RNA-Seq experiments reads were mapped against the Coffea arabica genomes, Coffea canephora and Coffea eugenioies to compare mapping statistics and determine the genomic relationship with these species. Then, by analyzing the differential expression of genes it was determined that temperatures greater than 37°C activate the response to thermal stress of coffee. Then, through the functional analysis of genes, it was determined, that the ontologies related to heat response are over-represented, and the coffee plant has a concerted response to thermal stress. Finally, within these ontologies were identified genes that encode sHSP proteins (small heat shock protein), ribonucleoproteins related to the spliceosome formation, proteins related to the regulation of auxins and enzymes that synthesize terpenoids.