Published April 29, 2021 | Version v1
Publication Open

Harnessing Current Knowledge of DNA N6-Methyladenosine From Model Plants for Non-model Crops

Creators

  • 1. Sindh Agriculture University
  • 2. Northwest A&F University
  • 3. Northwest Normal University
  • 4. Chinese Academy of Agricultural Sciences
  • 5. Biotechnology Research Institute
  • 6. University of Okara

Description

Epigenetic modifications alter the gene activity and function by causing change in the chromosomal architecture through DNA methylation/demethylation, or histone modifications without causing any change in DNA sequence. In plants, DNA cytosine methylation (5mC) is vital for various pathways such as, gene regulation, transposon suppression, DNA repair, replication, transcription, and recombination. Thanks to recent advances in high throughput sequencing (HTS) technologies for epigenomic "Big Data" generation, accumulated studies have revealed the occurrence of another novel DNA methylation mark, N6-methyladenosine (6mA), which is highly present on gene bodies mainly activates gene expression in model plants such as eudicot Arabidopsis ( Arabidopsis thaliana ) and monocot rice ( Oryza sativa ). However, in non-model crops, the occurrence and importance of 6mA remains largely less known, with only limited reports in few species, such as Rosaceae (wild strawberry), and soybean ( Glycine max ). Given the aforementioned vital roles of 6mA in plants, hereinafter, we summarize the latest advances of DNA 6mA modification, and investigate the historical, known and vital functions of 6mA in plants. We also consider advanced artificial-intelligence biotechnologies that improve extraction and prediction of 6mA concepts. In this Review, we discuss the potential challenges that may hinder exploitation of 6mA, and give future goals of 6mA from model plants to non-model crops.

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

Translated Description (Arabic)

تغير التعديلات اللاجينية نشاط الجين ووظيفته عن طريق إحداث تغيير في بنية الكروموسومات من خلال مثيلة الحمض النووي/إزالة الميثيل، أو تعديلات الهيستون دون التسبب في أي تغيير في تسلسل الحمض النووي. في النباتات، يعد مثيلة سيتوزين الحمض النووي (5mC) أمرًا حيويًا لمسارات مختلفة مثل تنظيم الجينات، وكبت الترانسبوزون، وإصلاح الحمض النووي، والتكرار، والنسخ، وإعادة التركيب. بفضل التطورات الحديثة في تقنيات التسلسل عالي الإنتاجية (HTS) لتوليد "البيانات الضخمة" فوق الجينومية، كشفت الدراسات المتراكمة عن وجود علامة مثيلة جديدة أخرى للحمض النووي، N6 - methyladenosine (6mA)، والتي توجد بشكل كبير على الأجسام الجينية تنشط بشكل أساسي التعبير الجيني في النباتات النموذجية مثل Eudicot Arabidopsis ( Arabidopsis thaliana ) وأرز monocot ( Oryza sativa ). ومع ذلك، في المحاصيل غير النموذجية، لا يزال حدوث وأهمية 6 مللي أمبير أقل شهرة إلى حد كبير، مع تقارير محدودة فقط في عدد قليل من الأنواع، مثل الوردية (الفراولة البرية)، وفول الصويا ( الجلايسين كحد أقصى ). بالنظر إلى الأدوار الحيوية المذكورة أعلاه لـ 6 مللي أمبير في النباتات، فيما يلي، نلخص أحدث التطورات في تعديل الحمض النووي 6 مللي أمبير، ونبحث في الوظائف التاريخية والمعروفة والحيوية لـ 6 مللي أمبير في النباتات. وننظر أيضًا في التقنيات الحيوية المتقدمة للذكاء الاصطناعي التي تعمل على تحسين استخراج والتنبؤ بمفاهيم 6 مللي أمبير. في هذه المراجعة، نناقش التحديات المحتملة التي قد تعيق استغلال 6 مللي أمبير، ونعطي الأهداف المستقبلية لـ 6 مللي أمبير من النباتات النموذجية إلى المحاصيل غير النموذجية.

Translated Description (French)

Les modifications épigénétiques modifient l'activité et la fonction du gène en provoquant un changement dans l'architecture chromosomique par méthylation/déméthylation de l'ADN, ou des modifications des histones sans provoquer de changement dans la séquence de l'ADN. Chez les plantes, la méthylation de la cytosine de l'ADN (5mC) est vitale pour diverses voies telles que la régulation des gènes, la suppression des transposons, la réparation de l'ADN, la réplication, la transcription et la recombinaison. Grâce aux progrès récents des technologies de séquençage à haut débit (HTS) pour la génération épigénomique de « Big Data », des études accumulées ont révélé l'apparition d'une autre nouvelle marque de méthylation de l'ADN, la N6-méthyladénosine (6mA), qui est très présente sur les corps géniques et active principalement l'expression génique dans les plantes modèles telles que l'eudicot Arabidopsis ( Arabidopsis thaliana ) et le riz monocotylédone ( Oryza sativa ). Cependant, dans les cultures non modèles, la présence et l'importance de 6mA restent largement moins connues, avec seulement des rapports limités chez quelques espèces, telles que Rosaceae (fraise sauvage) et soja ( Glycine max ). Compte tenu des rôles vitaux susmentionnés de 6mA dans les plantes, nous résumons ci-après les dernières avancées de la modification de l'ADN 6mA et étudions les fonctions historiques, connues et vitales de 6mA dans les plantes. Nous considérons également les biotechnologies avancées d'intelligence artificielle qui améliorent l'extraction et la prédiction des concepts 6mA. Dans cette revue, nous discutons des défis potentiels qui peuvent entraver l'exploitation de 6 mA et donnons des objectifs futurs de 6 mA des plantes modèles aux cultures non modèles.

Translated Description (Spanish)

Las modificaciones epigenéticas alteran la actividad y función del gen al causar cambios en la arquitectura cromosómica a través de la metilación/desmetilación del ADN, o modificaciones de histonas sin causar ningún cambio en la secuencia de ADN. En las plantas, la metilación de la citosina del ADN (5mC) es vital para varias vías, como la regulación génica, la supresión de transposones, la reparación del ADN, la replicación, la transcripción y la recombinación. Gracias a los recientes avances en las tecnologías de secuenciación de alto rendimiento (HTS) para la generación epigenómica de "Big Data", los estudios acumulados han revelado la aparición de otra nueva marca de metilación del ADN, la N6-metiladenosina (6mA), que está muy presente en los cuerpos génicos y activa principalmente la expresión génica en plantas modelo como eudicot Arabidopsis ( Arabidopsis thaliana ) y arroz monocotiledóneo ( Oryza sativa ). Sin embargo, en los cultivos no modelo, la ocurrencia e importancia de 6 mA sigue siendo en gran medida menos conocida, con solo informes limitados en pocas especies, como Rosaceae (fresa silvestre) y soja ( Glycine max ). Dadas las funciones vitales antes mencionadas de 6mA en las plantas, en lo sucesivo, resumimos los últimos avances de la modificación del ADN de 6mA e investigamos las funciones históricas, conocidas y vitales de 6mA en las plantas. También consideramos biotecnologías avanzadas de inteligencia artificial que mejoran la extracción y predicción de conceptos de 6mA. En esta Revisión, discutimos los posibles desafíos que pueden obstaculizar la explotación de 6 mA y damos objetivos futuros de 6 mA desde plantas modelo hasta cultivos no modelo.

Files

pdf.pdf

Files (572.8 kB)

⚠️ 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
md5:3d902bcfce222ebe429c7a8d8df7d8e9
572.8 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تسخير المعرفة الحالية للحمض النووي N6 -ميثيل أدينوزين من النباتات النموذجية للمحاصيل غير النموذجية
Translated title (French)
Exploiter les connaissances actuelles sur l'ADN N6-Méthyladénosine à partir de plantes modèles pour les cultures non modèles
Translated title (Spanish)
Aprovechamiento del conocimiento actual del ADN N6-metiladenosina de plantas modelo para cultivos no modelo

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3158083546
DOI
10.3389/fgene.2021.668317

Is supplement to
https://openalex.org/W4237591666 (Other)
https://openalex.org/W3208381529 (Other)
https://openalex.org/W3025976854 (Other)
https://openalex.org/W3011810360 (Other)
https://openalex.org/W2585496917 (Other)
https://openalex.org/W2564018357 (Other)
https://openalex.org/W2103833188 (Other)
https://openalex.org/W2040595224 (Other)
https://openalex.org/W2033247628 (Other)
https://openalex.org/W1605104953 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1774555914
  • https://openalex.org/W1984783889
  • https://openalex.org/W1987557775
  • https://openalex.org/W1987735941
  • https://openalex.org/W2021983347
  • https://openalex.org/W2025361601
  • https://openalex.org/W2028029749
  • https://openalex.org/W2039725641
  • https://openalex.org/W2040553259
  • https://openalex.org/W2073199618
  • https://openalex.org/W2089484933
  • https://openalex.org/W2126165721
  • https://openalex.org/W2149206894
  • https://openalex.org/W2463708289
  • https://openalex.org/W2512392141
  • https://openalex.org/W2553763355
  • https://openalex.org/W2571102069
  • https://openalex.org/W2615325500
  • https://openalex.org/W2621095872
  • https://openalex.org/W2726443942
  • https://openalex.org/W2790839956
  • https://openalex.org/W2791600746
  • https://openalex.org/W2797002130
  • https://openalex.org/W2807709032
  • https://openalex.org/W2884715962
  • https://openalex.org/W2885584511
  • https://openalex.org/W2899843132
  • https://openalex.org/W2900679305
  • https://openalex.org/W2901073156
  • https://openalex.org/W2901134781
  • https://openalex.org/W2902890026
  • https://openalex.org/W2910591656
  • https://openalex.org/W2911160074
  • https://openalex.org/W2940473304
  • https://openalex.org/W2949348780
  • https://openalex.org/W2951845617
  • https://openalex.org/W2960629037
  • https://openalex.org/W2965667464
  • https://openalex.org/W2967387109
  • https://openalex.org/W2972691905
  • https://openalex.org/W2973142917
  • https://openalex.org/W2979999916
  • https://openalex.org/W2980479442
  • https://openalex.org/W2984044861
  • https://openalex.org/W2996261594
  • https://openalex.org/W2998175701
  • https://openalex.org/W2998849294
  • https://openalex.org/W2998958566
  • https://openalex.org/W3011537067
  • https://openalex.org/W3011553090
  • https://openalex.org/W3033431077
  • https://openalex.org/W3044719418
  • https://openalex.org/W3084754935
  • https://openalex.org/W3113635632
  • https://openalex.org/W3133895946
  • https://openalex.org/W3136845941