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Identificación y análisis de genes relacionados con el estrés bacteriano en Azospirillum brasilense CBG-497

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dc.contributor.author Mendoza Arroyo, Rocio
dc.date.accessioned 2019-03-13T19:51:50Z
dc.date.available 2019-03-13T19:51:50Z
dc.date.created 2018-07-06
dc.date.issued 2019-03-13
dc.identifier.citation Mendoza Arroyo, Rocio. (2018). Identificación y análisis de genes relacionados con el estrés bacteriano en Azospirillum brasilense CBG-497 (Maestría en Ciencias en Biotecnología Genómica). Instituto Politécnico Nacional, Centro de Biotecnología Genómica, México. es
dc.identifier.uri http://tesis.ipn.mx/handle/123456789/26868
dc.description Tesis (Maestría en Ciencias en Biotecnología Genómica), Instituto Politécnico Nacional, CBG, 2018, 1 archivo PDF, (90 páginas). tesis.ipn.mx es
dc.description.abstract RESUMEN: La bacteria Azospirillum brasilense es un microorganismo promotor del crecimiento vegetal ampliamente estudiada por su capacidad de sintetizar fitohormonas como AIA para promover el crecimiento radicular. Esta especie se encuentra ampliamente distribuida en suelos con pH neutro, no obstante, hay cepas como A. brasilense CBG-497 aislada de la rizosfera de maíz cultivado en suelos con pH alcalino en zonas áridas subtropicales del Norte de Tamaulipas. Estudios previos han reportado que existe una plasticidad en sugenoma que le permite una mayor adaptación a diferentes nichos ecológicos para contrarrestar los efectos fisiológicos y morfológicos causados por el estrés bacteriano. La secuenciación de genomas de A. brasilense y el análisis a través de herramientas bioinformáticas ha abierto la posibilidad del estudio a nivel genómico. Hasta la fecha, no existen estudios de este tipo en A. brasilense por lo que el objetivo de este trabajo fue identificar y analizar los genes involucrados en la respuesta al estrés abiótico en el genoma de A. brasilense CBG-497. En este estudio se empleó RAST para llevar acabo el análisis de subsistemas relacionados al estrés en cada uno de los replicones y la identificación de CDS; la confirmación de la anotación fue hecha en GENOSCOPE. En una segunda etapa, se realizó la búsqueda de marcos de lectura abierto (ORF) en ORFfinder, la identificación de dominios conservados para determinar el número de multicopias mediante Blastp, la inferencia de la función de cada uno de los CDS en KEGG y finalmente, el modelamiento de una red regulatoria para A. brasilense CBG-497. En la etapa final, se realizó un análisis comparativo del subsistema “Estrés Abiótico” en el genoma de A. brasilense CBG-497, A. brasilense Sp7 y A. brasilense Az39 mediante RAST y PATRIC. Los resultados muestran que A. brasilense CBG-497 está conformado por 150 CDS en 7 subsistemas: estrés osmótico, estrés oxidativo, estrés por cold shock, estrés por heat shock, detoxificación, estrés periplasmático y estrés sin subcategoría; esto podría estar atribuido a la capacidad que tiene A. brasilense para sobrevivir en diferentes nichos y a la plasticidad en el genoma. El análisis comparativo evidencia que A. brasilense CBG-497 no tiene CDS específicos que estén involucrados en la respuesta al estrés abiótico con respecto a las otras cepas brasilense. Por otro lado, para la cepa Sp7 se identificaron 5 CDS específicos, mientras que para la cepa Az39 se identificaron 25 CDS; esto pudiera ser una consecuencia de la Transferencia Horizontal de Genes por ser este mecanismo el que afecta en un 50% el genoma de Azospirillum. En conclusión, el genoma de A. brasilense CBG-497 está conformado por 150 CDS relacionados al estrés que le permiten a la especie responder a 7 diferentes estresores, sin embargo, al no presentar CDS únicos, su mecanismo de respuesta de la especie podría llegar a diferenciarse por el nivel de expresión de los genes más que por la identidad génica. Éste resulto ser el primer estudio que hace uso de herramientas bioinformáticas para identificar el set completo de genes relacionados al estrés abiótico en A. brasilense. ABSTRACT: Bacterium Azospirillum brasilense is a PGPB, widely studied for its ability to synthesize phytohormones such as AIA to promote root growth. This species is widely distributed in soils with neutral pH, however, there are strains such as A. brasilense CBG-497 isolated from the rhizosphere of corn grown in soils with alkaline pH in arid areas of northern of Tamaulipas. Previous studies have reported that there is a plasticity in its genome that allows a greater adaptation to the different ecological niches to counteract the physiological and morphological effects caused by bacterial stress. The sequencing of genomes of A. brasilense and analysis through bioinformatics tools has opened the possibility of genomic study. To date, there are nott studies of this type in A. brasilense, so the objective of this work was to identify and analyze the genes involved in the response to abiotic stress in the genome of A. brasilense CBG-497. In this study, RAST was used to carry out the annotation of the genomes, the analysis of subsystems related to stress in each of the replicons and the identification of CDS; the confirmation of the annotation was made in GENOSCOPE. In this first stage, a CDS selection was made with greater relevance in the stress response. In a second stage, the search of Open Reading Frames(ORF) was performed in the ORF finder, the identification of domains to the determination of the number of multicopies by Blastp, the inference of the function of each of the CDS in KEGG and finally, the modeling of a regulatory network for A. brasilense CBG-497. In the final stage, a comparative analysis of the subsystem of “Abiotic Stress” in the genome of A. brasilense CBG-497, A. brasilense Sp7 and A. brasilense Az39 was performed by RAST and PATRIC. The results show that the A. brasilense CBG-497 is composed of 150 CDS in 7 different stressors: osmotic stress, oxidative stress, cold shock stress, heat shock stress, detoxification, periplasmic stress and stress without subcategory; this could be attributed to the ability of A. brasilense to survive in different niches and to the plasticity in the genome. The comparative analysis shows that A. brasilense CBG-497 does not have specific CDS that are involved in the response to abiotic stress with respect to the other brasilense strains. On the other hand, for the Sp7 strain 5 specific CDS were identified, while for the Az39 strain, 25 CDs were identified; This may be a consequence of the Horizontal Gene Transfer by this mechanism affecting 50% of the Azospirillum genome. In conclusion, the genome of A. brasilense CBG-497 is comprised of 150 CDS related to stress that allow the species to respond to 7 different stressors, however, by not having unique CDS, its response mechanism of the species to differentiate itself by the level of expression of genes rather than by gene identity. This result was the first study that makes use of bioinformatic tools to identify the complete set of genes related to abiotic stress in A. brasilense. es
dc.description.sponsorship Beca de Estímulo Institucional de Formación de Investigadores (BEIFI) Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) es
dc.language.iso es es
dc.subject Azospirillum brasilense es
dc.subject Promotor de crecimiento es
dc.subject Estrés abiótico es
dc.subject Plasticidad de genoma es
dc.subject Bioinformática es
dc.title Identificación y análisis de genes relacionados con el estrés bacteriano en Azospirillum brasilense CBG-497 es
dc.contributor.advisor Cruz Hernández, María Antonia
dc.contributor.advisor Rivera Sánchez, Gildardo


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