Published June 1, 2023 | Version v1
Publication Metadata-only

Chalcone synthase (CHS) family genes regulate the growth and response of cucumber (Cucumis sativus L.) to Botrytis cinerea and abiotic stresses

Creators

  • 1. Yangzhou University
  • 2. The University of Agriculture, Peshawar

Description

The chalcone synthase (CHS) gene family is instrumental not only regulating plant growth and development but fine-tuning plant response to environmental hazards. Despite the growing body of literature, the role of CHS genes in cucumber (Cucumis sativus L.) remains elusive. Herein, we identified 4 CsCHS genes from the cucumber genome database. The evolutionary relationship, gene structure, conserved motifs, proteins interaction and chemical properties highlight the key aspects of CsCHS genes in cucumbers. Evolutionary tree analysis reveals that the CsCHS family is divided into four clades. Moreover, the Gene Ontology (GO) analysis showed that CsCHS genes regulate plant growth and response to various environmental stimuli. Microarray expression data showed that CsCHS genes were expressed in almost all the tested tissues. Additionally, the differential expression patterns of the CsCHS genes were found under salinity stress and hormonal treatments. The qRT-PCR analysis of CsCHS genes under aphid infestation revealed they are key components of plant defense against insect pests. Under waterlogging stress, only the CsCHS3 displayed high expression under naphthalene acetic acid (NAA) and ethylene (ETH). The dual luciferase assay indicated that CsCHS2 effectively binds to the promoters of key stress markers CsERF1 and CsERF3. Our results have provided detailed knowledge regarding the CsCHS gene's influential role in growth and development and also providing the resistive defense in cucumber plants. We believe our study will facilitate the breeding of stress-resilient cultivars, particularly against insect pests and waterlogging stress.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تعتبر عائلة جينات تشالكون سينسيز (CHS) مفيدة ليس فقط في تنظيم نمو النبات وتطوره ولكن أيضًا في ضبط استجابة النبات للمخاطر البيئية. على الرغم من المجموعة المتنامية من الأدبيات، فإن دور جينات CHS في الخيار (Cucumis sativus L.) لا يزال بعيد المنال. هنا، حددنا 4 جينات CsCHS من قاعدة بيانات جينوم الخيار. تسلط العلاقة التطورية والبنية الجينية والزخارف المحفوظة وتفاعل البروتينات والخصائص الكيميائية الضوء على الجوانب الرئيسية لجينات CsCHS في الخيار. يكشف تحليل الشجرة التطوري أن عائلة CsCHS مقسمة إلى أربعة فروع. علاوة على ذلك، أظهر تحليل علم الوجود الجيني (GO) أن جينات CsCHS تنظم نمو النبات والاستجابة لمختلف المحفزات البيئية. أظهرت بيانات تعبير المصفوفات الدقيقة أن جينات CsCHS تم التعبير عنها في جميع الأنسجة التي تم اختبارها تقريبًا. بالإضافة إلى ذلك، تم العثور على أنماط التعبير التفاضلي لجينات CsCHS تحت ضغط الملوحة والعلاجات الهرمونية. كشف تحليل qRT - PCR لجينات CsCHS تحت انتشار المن أنها مكونات رئيسية للدفاع النباتي ضد الآفات الحشرية. تحت ضغط التشبع بالماء، أظهر CsCHS3 فقط تعبيرًا عاليًا تحت حمض أسيتيك النفثالين (NAA) والإيثيلين (ETH). أشار اختبار اللوسيفراز المزدوج إلى أن CsCHS2 يرتبط بشكل فعال مع معززات علامات الإجهاد الرئيسية CsERF1 و CsERF3. قدمت نتائجنا معرفة مفصلة فيما يتعلق بالدور المؤثر لجين CsCHS في النمو والتطور وكذلك توفير الدفاع المقاوم في نباتات الخيار. نعتقد أن دراستنا ستسهل تكاثر الأصناف المقاومة للإجهاد، لا سيما ضد الآفات الحشرية والإجهاد الناتج عن التشبع بالمياه.

Translated Description (French)

La famille des gènes de la chalcone synthase (CHS) est instrumentale non seulement pour réguler la croissance et le développement des plantes, mais aussi pour affiner la réponse des plantes aux dangers environnementaux. Malgré la littérature de plus en plus abondante, le rôle des gènes du SHC dans le concombre (Cucumis sativus L.) reste insaisissable. Ici, nous avons identifié 4 gènes CsCHS à partir de la base de données du génome du concombre. La relation évolutive, la structure des gènes, les motifs conservés, l'interaction des protéines et les propriétés chimiques mettent en évidence les aspects clés des gènes CsCHS dans les concombres. L'analyse évolutive des arbres révèle que la famille CsCHS est divisée en quatre clades. De plus, l'analyse de l'ontologie des gènes (GO) a montré que les gènes CsCHS régulent la croissance des plantes et la réponse à divers stimuli environnementaux. Les données d'expression des microréseaux ont montré que les gènes CsCHS étaient exprimés dans presque tous les tissus testés. De plus, les modèles d'expression différentielle des gènes CsCHS ont été trouvés sous stress de salinité et traitements hormonaux. L'analyse qRT-PCR des gènes CsCHS sous infestation par les pucerons a révélé qu'ils sont des composants clés de la défense des plantes contre les insectes nuisibles. Sous contrainte d'engorgement, seul le CsCHS3 présentait une expression élevée sous l'acide naphtalène acétique (ANA) et l'éthylène (ETH). Le dosage de la luciférase double a indiqué que CsCHS2 se lie efficacement aux promoteurs des marqueurs de stress clés CsERF1 et CsERF3. Nos résultats ont fourni des connaissances détaillées sur le rôle influent du gène CsCHS dans la croissance et le développement, ainsi que sur la défense résistive des plants de concombre. Nous pensons que notre étude facilitera la sélection de cultivars résistants au stress, en particulier contre les insectes nuisibles et le stress hydrologique.

Translated Description (Spanish)

La familia de genes de la chalcona sintasa (CHS) es fundamental no solo para regular el crecimiento y el desarrollo de las plantas, sino también para ajustar la respuesta de las plantas a los peligros ambientales. A pesar del creciente cuerpo de literatura, el papel de los genes CHS en el pepino (Cucumis sativus L.) sigue siendo difícil de alcanzar. En este documento, identificamos 4 genes CsCHS de la base de datos del genoma del pepino. La relación evolutiva, la estructura génica, los motivos conservados, la interacción de las proteínas y las propiedades químicas destacan los aspectos clave de los genes CsCHS en los pepinos. El análisis del árbol evolutivo revela que la familia CsCHS se divide en cuatro clados. Además, el análisis de Gene Ontology (GO) mostró que los genes CsCHS regulan el crecimiento de las plantas y la respuesta a diversos estímulos ambientales. Los datos de expresión de micromatrices mostraron que los genes CsCHS se expresaban en casi todos los tejidos analizados. Además, los patrones de expresión diferencial de los genes CsCHS se encontraron bajo estrés por salinidad y tratamientos hormonales. El análisis qRT-PCR de los genes CsCHS bajo infestación por áfidos reveló que son componentes clave de la defensa de las plantas contra las plagas de insectos. Bajo estrés por anegamiento, solo la CsCHS3 mostró una alta expresión bajo ácido naftaleno acético (NAA) y etileno (ETH). El ensayo de luciferasa dual indicó que CsCHS2 se une eficazmente a los promotores de los marcadores clave de estrés CsERF1 y CsERF3. Nuestros resultados han proporcionado un conocimiento detallado sobre el papel influyente del gen CsCHS en el crecimiento y desarrollo y también han proporcionado la defensa resistiva en las plantas de pepino. Creemos que nuestro estudio facilitará la cría de cultivares resistentes al estrés, particularmente contra plagas de insectos y estrés por anegamiento.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تنظم جينات عائلة Chalcone synthase (CHS) نمو واستجابة الخيار (Cucumis sativus L.) إلى Botrytis cinerea والضغوط اللاأحيائية
Translated title (French)
Les gènes de la famille de la chalcone synthase (CHS) régulent la croissance et la réponse du concombre (Cucumis sativus L.) au Botrytis cinerea et aux stress abiotiques
Translated title (Spanish)
Los genes de la familia de la calcona sintasa (CHS) regulan el crecimiento y la respuesta del pepino (Cucumis sativus L.) a Botrytis cinerea y al estrés abiótico

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4366824916
DOI
10.1016/j.stress.2023.100159

Is supplement to
https://openalex.org/W4386091216 (Other)
https://openalex.org/W4378619146 (Other)
https://openalex.org/W4366824916 (Other)
https://openalex.org/W4224273872 (Other)
https://openalex.org/W3013613512 (Other)
https://openalex.org/W2255452584 (Other)
https://openalex.org/W2161941223 (Other)
https://openalex.org/W2117921732 (Other)
https://openalex.org/W2004096242 (Other)
https://openalex.org/W1969650636 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1834125169
  • https://openalex.org/W1873187452
  • https://openalex.org/W1914610732
  • https://openalex.org/W1966526845
  • https://openalex.org/W1966542159
  • https://openalex.org/W1966746383
  • https://openalex.org/W1971473730
  • https://openalex.org/W1972853186
  • https://openalex.org/W1974116356
  • https://openalex.org/W1975957489
  • https://openalex.org/W1983100284
  • https://openalex.org/W2004064903
  • https://openalex.org/W2004096242
  • https://openalex.org/W2004177901
  • https://openalex.org/W2008116827
  • https://openalex.org/W2012969129
  • https://openalex.org/W2019401047
  • https://openalex.org/W2023908846
  • https://openalex.org/W2041716856
  • https://openalex.org/W2057634441
  • https://openalex.org/W2058762917
  • https://openalex.org/W2066394990
  • https://openalex.org/W2079137565
  • https://openalex.org/W2096173332
  • https://openalex.org/W2107277218
  • https://openalex.org/W2110239868
  • https://openalex.org/W2112149046
  • https://openalex.org/W2114064585
  • https://openalex.org/W2116888053
  • https://openalex.org/W2121096658
  • https://openalex.org/W2136280642
  • https://openalex.org/W2137015675
  • https://openalex.org/W2138098955
  • https://openalex.org/W2141292707
  • https://openalex.org/W2147522529
  • https://openalex.org/W2149258924
  • https://openalex.org/W2153134260
  • https://openalex.org/W2155569764
  • https://openalex.org/W2157009395
  • https://openalex.org/W2158137928
  • https://openalex.org/W2163800448
  • https://openalex.org/W2168717004
  • https://openalex.org/W2311203695
  • https://openalex.org/W2561626347
  • https://openalex.org/W2595223872
  • https://openalex.org/W2759670059
  • https://openalex.org/W2895984795
  • https://openalex.org/W2920797957
  • https://openalex.org/W2947772888
  • https://openalex.org/W3023191690
  • https://openalex.org/W3128572133
  • https://openalex.org/W3156458251
  • https://openalex.org/W3164733764
  • https://openalex.org/W3216597246
  • https://openalex.org/W4205489748
  • https://openalex.org/W4212820507
  • https://openalex.org/W4213226329
  • https://openalex.org/W4281692873
  • https://openalex.org/W4282943431
  • https://openalex.org/W4285402896
  • https://openalex.org/W4289274885
  • https://openalex.org/W4292257939
  • https://openalex.org/W4292336521
  • https://openalex.org/W4294405663
  • https://openalex.org/W4295193304
  • https://openalex.org/W4296955232
  • https://openalex.org/W4307633522
  • https://openalex.org/W4307656575
  • https://openalex.org/W4308773498
  • https://openalex.org/W4360603416