Identificación y caracterización de la superfamilia génica ALDH en garbanzo (Cicer arietinum) mediante herramientas bioinformáticas de acceso libre

Abstract

Las aldehído deshidrogenasas (ALDHs) son una superfamilia de proteínas con una función importante en la detoxificación de los aldehídos producidos en respuesta a estreses bióticos/abióticos. La disponibilidad del genoma de referencia de garbanzo (Cicer arietinum) da la oportunidad de identificar y caracterizar a los miembros de esta familia en una leguminosa de importancia agronómica. En este estudio, se han identificado 37 ALDHs en el genoma de garbanzo y se ha realizado una caracterización completa de las mismas. Los análisis filogenéticos comparativos con Medicago sugieren una gran conservación de la familia entre las dos especies y los análisis de duplicaciones indican una leve incidencia de eventos de duplicación con posterioridad a la especiación. El análisis de expresión in silico apoya el papel de la mayoría de miembros de la familia CaALDH en la tolerancia al estrés abiótico, con una mayor representación de las secuencias de la familia 18 en librerías EST de tolerancia a sequía. Todos los scripts escritos en este trabajo y la secuencia de ejecución para el análisis de las bases de datos están disponibles públicamente en un repositorio online de acceso libre. En resumen, este trabajo proporciona una visión general de la superfamilia génica ALDH en garbanzo. Es la primera vez que la familia se estudia en este cultivo. Nuestros resultados respaldan que las proteínas ALDHs están implicadas en una amplia gama de rutas metabólicas y que participan en la respuesta al estrés. Esto proporciona nuevos conocimientos sobre la la presencia y función de la familia en esta especie, lo que puede ser útil para desarrollar estrategias de mejora genética de respuesta a diferentes estreses. Este trabajo también proporciona una base para análisis genómicos comparativos posteriores en el estudio de la evolución de los genes ALDH dentro de la familia de las leguminosas.

Aldehyde dehydrogenases (ALDHs) constitute a protein superfamily with an important function in the detoxification of the aldehydes produced in response to biotic/abiotic stresses. The availability of the chickpea (Cicer arietinum) reference genome provides an opportunity to identify and characterize the members of this family in a legume of agronomic importance. In this study, 37 ALDHs have been identified in the chickpea genome and a complete characterization of them has been carried out. The comparative phylogenetic analysis with Medicago suggests a high conservation of the family between both species and the duplication analysis indicates a slight duplication incidence after the speciation. In silico expression analysis supports the abiotic stress tolerance role of most CaALDH family members, showing the family 18 sequences overrepresented in drought tolerance EST libraries. All the code and scripts written for this work are publicly available in an online open access repository. In summary, this work provides the first general overview of the ALDH gene superfamily in this crop. Our results support that ALDH proteins are involved in a wide range of metabolic pathways and they participate in the stress response. This provides new knowledge of the family presence and function in this species, what may be useful to develop chickpea breeding strategies to improve development or stress responses. This work also supplies a basis for further comparative genomic analysis and a framework to study the ALDH genes evolution within the legume family.