Published April 10, 2015 | Version v1
Publication Open

Molecular characterization of genes encoding leucoanthocyanidin reductase involved in proanthocyanidin biosynthesis in apple

Creators

  • 1. Wuhan Botanical Garden
  • 2. Chinese Academy of Sciences
  • 3. Chulalongkorn University
  • 4. University of Chinese Academy of Sciences
  • 5. University of Massachusetts Boston

Description

Proanthocyanidins (PAs) are the major component of phenolics in apple, but mechanisms involved in PA biosynthesis remain unclear. Here, the relationship between the PA biosynthesis and the expression of genes encoding leucoanthocyanidin reductase (LAR) and anthocyanidin reductase (ANR) was investigated in fruit skin of one apple cultivar and three crabapples. Transcript levels of LAR1 and ANR2 genes were significantly correlated with the contents of catechin and epicatechin, respectively, which suggests their active roles in PA synthesis. Surprisingly, transcript levels for both LAR1 and LAR2 genes were almost undetectable in two crabapples that accumulated both flavan-3-ols and PAs. This contradicts the previous finding that LAR1 gene is a strong candidate regulating the accumulation of metabolites such as epicatechin and PAs in apple. Ectopic expression of apple MdLAR1 gene in tobacco suppresses expression of the late genes in anthocyanin biosynthetic pathway, resulting in loss of anthocyanin in flowers. Interestingly, a decrease in PA biosynthesis was also observed in flowers of transgenic tobacco plants overexpressing the MdLAR1 gene, which could be attributed to decreased expression of both the NtANR1 and NtANR2 genes. Our study not only confirms the in vivo function of apple LAR1 gene, but it is also helpful for understanding the mechanism of PA biosynthesis.

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

Translated Description (Arabic)

البروانثوسيانيدين (PAs) هي المكون الرئيسي للفينولات في التفاح، ولكن الآليات المشاركة في التخليق الحيوي لـ PA لا تزال غير واضحة. هنا، تم التحقيق في العلاقة بين التخليق الحيوي PA والتعبير عن الجينات التي تشفر اختزال الليوكوانثوسيانيدين (LAR) واختزال الأنثوسيانيدين (ANR) في جلد الفاكهة لصنف تفاح واحد وثلاث تفاحات. ارتبطت مستويات النسخ من جينات LAR1 و ANR2 بشكل كبير بمحتويات الكاتيكين والإبيكاتشين، على التوالي، مما يشير إلى أدوارهما النشطة في تخليق PA. والمثير للدهشة أن مستويات النسخ لكل من جينات LAR1 و LAR2 كانت غير قابلة للكشف تقريبًا في اثنين من تفاح البحر التي تراكمت لديها كل من فلافان-3 -أولس و PAs. وهذا يتناقض مع النتيجة السابقة القائلة بأن جين LAR1 هو مرشح قوي ينظم تراكم المستقلبات مثل الإبيكاتشين و PAs في التفاح. يمنع التعبير المنتبذ لجين MdLAR1 للتفاح في التبغ التعبير عن الجينات المتأخرة في مسار التركيب الحيوي للأنثوسيانين، مما يؤدي إلى فقدان الأنثوسيانين في الزهور. ومن المثير للاهتمام، لوحظ أيضًا انخفاض في التخليق الحيوي لـ PA في أزهار نباتات التبغ المعدلة وراثيًا التي تفرط في التعبير عن جين MdLAR1، والذي يمكن أن يعزى إلى انخفاض التعبير عن كل من جينات NtANR1 و NtANR2. لا تؤكد دراستنا وظيفة الجين LAR1 للتفاح في الجسم الحي فحسب، بل إنها مفيدة أيضًا لفهم آلية التخليق الحيوي لـ PA.

Translated Description (French)

Les proanthocyanidines (PA) sont le principal composant des composés phénoliques de la pomme, mais les mécanismes impliqués dans la biosynthèse des PA restent flous. Ici, la relation entre la biosynthèse de l'AP et l'expression des gènes codant pour la leucoanthocyanidine réductase (LAR) et l'anthocyanidine réductase (ANR) a été étudiée dans la peau des fruits d'un cultivar de pomme et de trois pommes crabe. Les niveaux de transcription des gènes LAR1 et ANR2 étaient significativement corrélés avec les contenus de la catéchine et de l'épicatéchine, respectivement, ce qui suggère leurs rôles actifs dans la synthèse de l'AP. Étonnamment, les niveaux de transcription des gènes LAR1 et LAR2 étaient presque indétectables chez deux pommes de mer qui accumulaient à la fois des flavan-3-ols et des PA. Cela contredit la conclusion précédente selon laquelle le gène LAR1 est un puissant candidat régulant l'accumulation de métabolites tels que l'épicatéchine et les AP dans la pomme. L'expression ectopique du gène MdLAR1 de la pomme dans le tabac supprime l'expression des gènes tardifs dans la voie de biosynthèse des anthocyanes, entraînant une perte d'anthocyanes dans les fleurs. Fait intéressant, une diminution de la biosynthèse de l'AP a également été observée chez les fleurs de plantes de tabac transgéniques surexprimant le gène MdLAR1, ce qui pourrait être attribué à une diminution de l'expression des gènes NtANR1 et NtANR2. Notre étude confirme non seulement la fonction in vivo du gène LAR1 de la pomme, mais elle est également utile pour comprendre le mécanisme de la biosynthèse de l'AP.

Translated Description (Spanish)

Las proantocianidinas (PA) son el componente principal de los compuestos fenólicos en la manzana, pero los mecanismos involucrados en la biosíntesis de PA siguen sin estar claros. Aquí, se investigó la relación entre la biosíntesis de PA y la expresión de genes que codifican leucoantocianidina reductasa (lar) y antocianidina reductasa (ANR) en la piel de la fruta de un cultivo de manzana y tres manzanas. Los niveles de transcripción de los genes LAR1 y ANR2 se correlacionaron significativamente con los contenidos de catequina y epicatequina, respectivamente, lo que sugiere sus papeles activos en la síntesis de PA. Sorprendentemente, los niveles de transcripción para los genes LAR1 y LAR2 fueron casi indetectables en dos manzanas que acumularon flavan-3-oles y PA. Esto contradice el hallazgo anterior de que el gen LAR1 es un fuerte candidato que regula la acumulación de metabolitos como la epicatequina y los PA en la manzana. La expresión ectópica del gen MdLAR1 de la manzana en el tabaco suprime la expresión de los genes tardíos en la vía biosintética de la antocianina, lo que resulta en la pérdida de antocianina en las flores. Curiosamente, también se observó una disminución en la biosíntesis de PA en flores de plantas de tabaco transgénicas que sobreexpresan el gen MdLAR1, lo que podría atribuirse a la disminución de la expresión de los genes NtANR1 y NtANR2. Nuestro estudio no solo confirma la función in vivo del gen LAR1 de manzana, sino que también es útil para comprender el mecanismo de la biosíntesis de PA.

Files

pdf.pdf

Files (2.0 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:04ac349987af40cf5eb16bb6384e917b
2.0 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التوصيف الجزيئي للجينات التي تشفر مختزلات الليوكوانثوسيانيدين المشاركة في التخليق الحيوي للبروانثوسيانيدين في التفاح
Translated title (French)
Caractérisation moléculaire des gènes codant pour la leucoanthocyanidine réductase impliquée dans la biosynthèse de la proanthocyanidine chez la pomme
Translated title (Spanish)
Caracterización molecular de genes que codifican leucoantocianidina reductasa implicados en la biosíntesis de proantocianidina en manzana

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2120010979
DOI
10.3389/fpls.2015.00243

Is supplement to
https://openalex.org/W3122377304 (Other)
https://openalex.org/W2945780281 (Other)
https://openalex.org/W2158300119 (Other)
https://openalex.org/W2109851238 (Other)
https://openalex.org/W2075718725 (Other)
https://openalex.org/W2072106680 (Other)
https://openalex.org/W2068623970 (Other)
https://openalex.org/W2067558156 (Other)
https://openalex.org/W2050071666 (Other)
https://openalex.org/W2006797911 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1819734309
  • https://openalex.org/W1832433295
  • https://openalex.org/W1909383564
  • https://openalex.org/W1964714423
  • https://openalex.org/W1969014235
  • https://openalex.org/W1976681298
  • https://openalex.org/W1983002021
  • https://openalex.org/W1983580022
  • https://openalex.org/W1991931577
  • https://openalex.org/W1992017368
  • https://openalex.org/W1997405626
  • https://openalex.org/W2001058688
  • https://openalex.org/W2010897203
  • https://openalex.org/W2013785551
  • https://openalex.org/W2020103828
  • https://openalex.org/W2031930970
  • https://openalex.org/W2032363407
  • https://openalex.org/W2036506339
  • https://openalex.org/W2038350989
  • https://openalex.org/W2042466148
  • https://openalex.org/W2045733785
  • https://openalex.org/W2047458538
  • https://openalex.org/W2048588293
  • https://openalex.org/W2051684202
  • https://openalex.org/W2057917605
  • https://openalex.org/W2064592639
  • https://openalex.org/W2067026941
  • https://openalex.org/W2072658477
  • https://openalex.org/W2085036168
  • https://openalex.org/W2089557964
  • https://openalex.org/W2094048881
  • https://openalex.org/W2097839980
  • https://openalex.org/W2098491052
  • https://openalex.org/W2100178337
  • https://openalex.org/W2100421657
  • https://openalex.org/W2112366022
  • https://openalex.org/W2115567773
  • https://openalex.org/W2121982378
  • https://openalex.org/W2125333724
  • https://openalex.org/W2134273364
  • https://openalex.org/W2138518206
  • https://openalex.org/W2143394736
  • https://openalex.org/W2147528286
  • https://openalex.org/W2151326256
  • https://openalex.org/W2153149373
  • https://openalex.org/W2153350639
  • https://openalex.org/W2154770046
  • https://openalex.org/W2169123078
  • https://openalex.org/W2169344456
  • https://openalex.org/W2170976550