Variations in the genes associated with the ureide metabolic pathway in different Philippine rice varieties

Date of Publication

7-2026

Document Type

Bachelor's Thesis

Degree Name

Bachelor of Science in Biology major in Medical Biology

Subject Categories

Plant Biology

College

College of Science

Department/Unit

Biology

Thesis Advisor

Mark Christian Felipe R. Redillas

Defense Panel Chair

Yokimiko C. David-Torrejos

Defense Panel Member

Christian Jordan O. Dela Rosa
Paul Benedic U. Salvador

Abstract (English)

The ureide metabolic pathway has been reported as crucial for plant stress response in terms of nitrogen use and recycling, influencing crop productivity. Rice genetic research on Philippine rice varieties has mostly centered on conserving traditional varieties, yet emerging studies that highlight these pathways remain underexplored despite their importance. Hence, this study explored variations in genes related to these pathways, providing insights to enhance rice adaptability and productivity. Records of SNPs found in Filipino rice genotypes are obtained from the International Rice Research Institute (IRRI) Rice SNP-Seek Database. Sequences were cross-referenced against the MSU database and then processed in Benchling. Through AlphaFold 3D models were generated, then imposed and analyzed using RCSB Pairwise Structure Alignment, DynaMut2, and CB-Dock2. Across the analyzed ureide genes, variation is most pronounced in XDH in terms of missense mutations recorded, followed by UOX, UGlyAH, and ALN, suggesting a gradient of genetic diversity, with GOGAT having one of the largest frequency of SNPs and ALN being the most conserved. Structurally, UOX and ALN exhibit consistently low RMSD values (below 1.0), implying higher similarity and close conformity among models, whereas UGlyAH and XDH show elevated RMSD values (2.09 to 2.25), suggesting greater structural divergence and reduced alignment consistency. This study underscores the possible use of SNPs as markers to prioritize genes in rice for further improvement of the Ureide pathway. Variants with a predictive docking score of -6 kcal/mol and lower suggest these as potential targets for marker-assisted breeding and SNP screening, improving nitrogen use efficiency and stress tolerance. Additionally, the predicted stabilizing and destabilizing consequences of these mutations suggest importance in further genetic experimentation. These findings may help prioritizing genotypes with potential relevance nitrogen-use efficiency and stress tolerance to maintain productivity, thereby producing climate-smart and efficient rice varieties.

Abstract Format

html

Abstract (Filipino)

Ang ureide metabolic pathway ay mahalaga sa pagtugon ng halaman sa stress sa pamamagitan ng mabisang paggamit ng nitroheno, na direktang nakaaapekto sa produktibidad ng halaman. Ang pananaliksik sa henetika sa Pilipinas ay kasalukuyang nakasentro sa konserbasyon ng mga tradisyunal na barayti; gayunpaman, ang mga pag-aaral na tumutuon sa mga prosesong ito ay nananatiling hindi gaanong napag-aaralan, sa kabila ng kanilang kahalagahan. Dahil dito, sinuri ng pag-aaral na ito ang mga pagkakaiba-iba sa mga gene na kaugnay ng ureide pathway upang makapagbigay ng karagdagang kaalaman na maaaring magpabuti sa adaptabilidad at produktibidad ng palay. Ang mga tala ng SNPs na matatagpuan sa genotype ng mga palay sa Pilipinas ay kinuha mula sa International Rice Research Institute (IRRI) Rice SNP-Seek Database. Ang mga sequence ay inihambing sa tala sa MSU database at inayos gamit ang Benchling. Pagkatapos, ang mga istruktura ng protina ay ginawa gamit ang AlphaFold at sinuri sa pamamagitan ng RCSB Pairwise Structure Alignment, DynaMut2, at CB-Dock2. Sa kabila ng mga nasuring ureide genes, ang XDH ang may pinakamaraming pagkakaiba. Sinusundan ito ng UOX, UGLYAH, at ALN. Ipinakita nito na mas maraming pag-ibanyuhay ang nakita sa GOGAT kumpara sa ibang genes, habang ang ALN naman ay nagpakita ng mas kaunting pagbabago at mas matatag na katangian. Sa aspetong estruktural, ang UOX at ALN ay nagpakita ng mababang iskor sa RMSD na mas mababa sa 1.0, na nagpapahiwatig ng mas mataas na pagkakatulad sa estruktura at mas malapit na pagkakatugma sa pagitan ng iba’t ibang baryasyon. Dagdag pa rito, ang UGLYAH at XDH ay nagpakita ng mas mataas na iskor sa RMSD mula 2.09 hanggang 2.25, na nagpapahiwatig ng mas malaking estruktural na pagkakaiba at mas mababang pagkakatugma sa paghahanay. Ang mga natuklasang ito ay maaaring magsilbing gabay sa mga eksperimentasyon sa pagpapabuti ng mga palay ng bansa. Ang mga ibanyuhay na may iskor na -6 kcal/mol sa simulasyon ng molecular docking ay maaaring magsilbing potensyal na target para sa marker-assisted breeding at SNP screening upang mapabuti ang paggamit ng halaman sa nitroheno at pagtugon sa stress. Makatutulong ang pag-aaral na ito sa pagpili ng mga genotype na may mas mainam na pamamaraan sa paggamit ng nitroheno at magandang pagtugon sa stress upang mapanatili ang produktibidad at makabuo ng baryasyon ng palay na mas may kakayahang harapin ang iba’t ibang uri ng kalamidad.

Abstract Format

html

Language

English

Format

Electronic

Keywords

Single nucleotide polymorphisms

Upload Full Text

wf_yes

Embargo Period

8-21-2026

This document is currently not available here.

Share

COinS