Published May 2, 2024 | Version v1
Publication Metadata-only

Comparative transcriptomics analysis reveals defense mechanisms of Manihot esculenta Crantz against Sri Lanka Cassava MosaicVirus

Creators

  • 1. National Center for Genetic Engineering and Biotechnology
  • 2. Kasetsart University

Description

Abstract Background Cassava mosaic disease (CMD), caused by Sri Lankan cassava mosaic virus (SLCMV) infection, has been identified as a major pernicious disease in Manihot esculenta Crantz (cassava) plantations. It is widespread in Southeast Asia, especially in Thailand, which is one of the main cassava supplier countries. With the aim of restricting the spread of SLCMV, we explored the gene expression of a tolerant cassava cultivar vs. a susceptible cassava cultivar from the perspective of transcriptional regulation and the mechanisms underlying plant immunity and adaptation. Results Transcriptomic analysis of SLCMV-infected tolerant (Kasetsart 50 [KU 50]) and susceptible (Rayong 11 [R 11]) cultivars at three infection stages—that is, at 21 days post-inoculation (dpi) (early/asymptomatic), 32 dpi (middle/recovery), and 67 dpi (late infection/late recovery)—identified 55,699 expressed genes. Differentially expressed genes (DEGs) between SLCMV-infected KU 50 and R 11 cultivars at (i) 21 dpi to 32 dpi (the early to middle stage), and (ii) 32 dpi to 67 dpi (the middle stage to late stage) were then identified and validated by real-time quantitative PCR (RT-qPCR). DEGs among different infection stages represent genes that respond to and regulate the viral infection during specific stages. The transcriptomic comparison between the tolerant and susceptible cultivars highlighted the role of gene expression regulation in tolerant and susceptible phenotypes. Conclusions This study identified genes involved in epigenetic modification, transcription and transcription factor activities, plant defense and oxidative stress response, gene expression, hormone- and metabolite-related pathways, and translation and translational initiation activities, particularly in KU 50 which represented the tolerant cultivar in this study.

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

Translated Description (Arabic)

ملخص تم تحديد مرض فسيفساء الكسافا (CMD)، الناجم عن عدوى فيروس فسيفساء الكسافا السريلانكية (SLCMV)، على أنه مرض خبيث رئيسي في مزارع Manihot esculenta Crantz (الكسافا). وهو منتشر على نطاق واسع في جنوب شرق آسيا، وخاصة في تايلاند، التي تعد واحدة من الدول الرئيسية الموردة للكسافا. بهدف الحد من انتشار SLCMV، استكشفنا التعبير الجيني لصنف الكسافا المتسامح مقابل صنف الكسافا الحساس من منظور التنظيم النسخي والآليات الكامنة وراء مناعة النبات وتكيفه. نتائج التحليل النسخي لأصناف متسامحة مصابة بعدوى SLCMV (Kasetsart 50 [KU 50]) وحساسة (Rayong 11 [R 11]) في ثلاث مراحل للعدوى - أي في 21 يومًا بعد التلقيح (نقطة في البوصة) (مبكر/بدون أعراض)، 32 نقطة في البوصة (وسط/شفاء)، و 67 نقطة في البوصة (عدوى متأخرة/شفاء متأخر) - حددت 55،699 جينة معبرة. تم بعد ذلك تحديد الجينات المعبر عنها بشكل تفاضلي (DEGs) بين أصناف KU 50 و R 11 المصابة بفيروس SLCMV عند (1) 21 نقطة في البوصة إلى 32 نقطة في البوصة (المرحلة المبكرة إلى المتوسطة)، و (2) 32 نقطة في البوصة إلى 67 نقطة في البوصة (المرحلة المتوسطة إلى المرحلة المتأخرة) والتحقق من صحتها بواسطة تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي في الوقت الفعلي (RT - qPCR). تمثل DEGs بين مراحل العدوى المختلفة الجينات التي تستجيب للعدوى الفيروسية وتنظمها خلال مراحل محددة. أبرزت مقارنة النسخ بين الأصناف المتسامحة والقابلة للتأثر دور تنظيم التعبير الجيني في الأنماط الظاهرية المتسامحة والقابلة للتأثر. الاستنتاجات حددت هذه الدراسة الجينات المشاركة في التعديل الجيني، وأنشطة عامل النسخ والنسخ، والدفاع النباتي واستجابة الإجهاد التأكسدي، والتعبير الجيني، والمسارات المتعلقة بالهرمونات والأيض، وأنشطة الترجمة والبدء الانتقالي، لا سيما في KU 50 التي تمثل الصنف المتسامح في هذه الدراسة.

Translated Description (English)

Abstract Background Cassava mosaic disease (CMD), caused by Sri Lankan cassava mosaic virus (SLCMV) infection, has been identified as a major pernicious disease in Manihot esculenta Crantz (cassava) plantations. It is widespread in Southeast Asia, especially in Thailand, which is one of the main cassava supplier countries. With the aim of restricting the spread of SLCMV, we explored the gene expression of a tolerant cassava cultivar vs. a susceptible cassava cultivar from the perspective of transcriptional regulation and the mechanisms underlying plant immunity and adaptation. Results Transcriptomic analysis of SLCMV-infected tolerant (Kasetsart 50 [KU 50]) and susceptible (Rayong 11 [R 11]) cultivars at three infection stages-that is, at 21 days post-inoculation (dpi) (early/asymptomatic), 32 dpi (middle/recovery), and 67 dpi (late infection/late recovery) -identified 55,699 expressed genes. Differentially expressed genes (DEGs) between SLCMV-infected KU 50 and R 11 cultivars at (i) 21 dpi to 32 dpi (the early to middle stage), and (ii) 32 dpi to 67 dpi (the middle stage to late stage) were then identified and validated by real-time quantitative PCR (RT-qPCR). DEGs among different infection stages represent genes that respond to and regulate the viral infection during specific stages. The transcriptomic comparison between the tolerant and susceptible cultivars highlighted the role of gene expression regulation in tolerant and susceptible phenotypes. Conclusions This study identified genes involved in epigenetic modification, transcription and transcription factor activities, plant defense and oxidative stress response, gene expression, hormone- and metabolite-related pathways, and translation and translational initiation activities, particularly in KU 50 which represented the tolerant cultivar in this study.

Translated Description (French)

Résumé Contexte La maladie de la mosaïque du manioc (CMD), causée par l'infection par le virus de la mosaïque du manioc du Sri Lanka (SLCMV), a été identifiée comme une maladie pernicieuse majeure dans les plantations de Manihot esculenta Crantz (manioc). Il est répandu en Asie du Sud-Est, en particulier en Thaïlande, qui est l'un des principaux pays fournisseurs de manioc. Dans le but de restreindre la propagation du SLCMV, nous avons exploré l'expression génique d'un cultivar de manioc tolérant par rapport à un cultivar de manioc sensible du point de vue de la régulation transcriptionnelle et des mécanismes sous-jacents à l'immunité et à l'adaptation des plantes. Résultats Analyse transcriptomique des cultivars tolérants (Kasetsart 50 [KU 50]) et sensibles (Rayong 11 [R 11]) infectés par le SLCMV à trois stades d'infection, c'est-à-dire 21 jours après l'inoculation (DPI) (précoce/asymptomatique), 32 DPI (intermédiaire/rétablissement) et 67 DPI (infection tardive/rétablissement tardif), 55 699 gènes exprimés identifiés. Des gènes exprimés différemment (DEG) entre les cultivars KU 50 et R 11 infectés par le SLCMV à (i) 21 dpi à 32 dpi (stade précoce à intermédiaire), et (ii) 32 dpi à 67 dpi (stade intermédiaire à avancé) ont ensuite été identifiés et validés par PCR quantitative en temps réel (RT-qPCR). Les DEG parmi les différents stades de l'infection représentent des gènes qui répondent à l'infection virale et la régulent au cours de stades spécifiques. La comparaison transcriptomique entre les cultivars tolérants et sensibles a mis en évidence le rôle de la régulation de l'expression génique dans les phénotypes tolérants et sensibles. Conclusions Cette étude a identifié les gènes impliqués dans la modification épigénétique, la transcription et les activités des facteurs de transcription, la défense des plantes et la réponse au stress oxydatif, l'expression des gènes, les voies liées aux hormones et aux métabolites, et les activités de traduction et d'initiation de la traduction, en particulier dans KU 50 qui représentait le cultivar tolérant dans cette étude.

Translated Description (Spanish)

Resumen Antecedentes La enfermedad del mosaico de la yuca (CMD), causada por la infección por el virus del mosaico de la yuca de Sri Lanka (SLCMV), se ha identificado como una enfermedad perniciosa importante en las plantaciones de Manihot esculenta Crantz (yuca). Está muy extendida en el sudeste asiático, especialmente en Tailandia, que es uno de los principales países proveedores de yuca. Con el objetivo de restringir la propagación del SLCMV, exploramos la expresión génica de un cultivar de yuca tolerante frente a un cultivar de yuca susceptible desde la perspectiva de la regulación transcripcional y los mecanismos subyacentes a la inmunidad y adaptación de las plantas. Resultados El análisis transcriptómico de cultivares tolerantes (Kasetsart 50 [KU 50]) y susceptibles (Rayong 11 [R 11]) infectados por SLCMV en tres etapas de infección, es decir, a los 21 días posteriores a la inoculación (DPI) (temprano/asintomático), 32 DPI (medio/recuperación) y 67 DPI (infección tardía/recuperación tardía), identificó 55,699 genes expresados. Los genes expresados diferencialmente (DEG) entre los cultivares KU 50 y R 11 infectados con SLCMV en (i) 21 dpi a 32 dpi (etapa temprana a media) y (ii) 32 dpi a 67 dpi (etapa media a etapa tardía) se identificaron y validaron mediante PCR cuantitativa en tiempo real (RT-qPCR). Los DEG entre diferentes etapas de infección representan genes que responden y regulan la infección viral durante etapas específicas. La comparación transcriptómica entre los cultivares tolerantes y susceptibles destacó el papel de la regulación de la expresión génica en los fenotipos tolerantes y susceptibles. Conclusiones Este estudio identificó genes involucrados en la modificación epigenética, la transcripción y las actividades de los factores de transcripción, la defensa de las plantas y la respuesta al estrés oxidativo, la expresión génica, las vías relacionadas con las hormonas y los metabolitos, y las actividades de traducción e iniciación de la traducción, particularmente en KU 50, que representó el cultivar tolerante en este estudio.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
يكشف تحليل النسخ المقارن عن آليات الدفاع عن Manihot esculenta Crantz ضد فيروسات فسيفساء الكسافا في سريلانكا
Translated title (English)
Comparative transcriptomics analysis reveals defense mechanisms of Manihot esculenta Crantz against Sri Lanka Cassava MosaicVirus
Translated title (French)
L'analyse transcriptomique comparative révèle des mécanismes de défense de Manihot esculenta Crantz contre le virus de la mosaïque du manioc du Sri Lanka
Translated title (Spanish)
El análisis transcriptómico comparativo revela los mecanismos de defensa de Manihot esculenta Crantz contra el virus del mosaico de la yuca de Sri Lanka

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4396597272
DOI
10.1186/s12864-024-10315-0

Is supplement to
https://openalex.org/W3032874291 (Other)
https://openalex.org/W2803323662 (Other)
https://openalex.org/W2783786780 (Other)
https://openalex.org/W2415025170 (Other)
https://openalex.org/W2388864357 (Other)
https://openalex.org/W2363156284 (Other)
https://openalex.org/W2121067293 (Other)
https://openalex.org/W2056130536 (Other)
https://openalex.org/W2005057264 (Other)
https://openalex.org/W1549359706 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1437327060
  • https://openalex.org/W1859039351
  • https://openalex.org/W1887036524
  • https://openalex.org/W1966336634
  • https://openalex.org/W1981763026
  • https://openalex.org/W1986637535
  • https://openalex.org/W1989725101
  • https://openalex.org/W2008303215
  • https://openalex.org/W2032019813
  • https://openalex.org/W2041228780
  • https://openalex.org/W2044543540
  • https://openalex.org/W2067786443
  • https://openalex.org/W2074178431
  • https://openalex.org/W2079231119
  • https://openalex.org/W2083449216
  • https://openalex.org/W2099838379
  • https://openalex.org/W2100680386
  • https://openalex.org/W2103232352
  • https://openalex.org/W2103634877
  • https://openalex.org/W2106482095
  • https://openalex.org/W2107314112
  • https://openalex.org/W2123184755
  • https://openalex.org/W2124588368
  • https://openalex.org/W2134002573
  • https://openalex.org/W2141545183
  • https://openalex.org/W2147524392
  • https://openalex.org/W2156564520
  • https://openalex.org/W2212862677
  • https://openalex.org/W2294516783
  • https://openalex.org/W2519786994
  • https://openalex.org/W25754990
  • https://openalex.org/W2592811885
  • https://openalex.org/W2595220198
  • https://openalex.org/W2599458974
  • https://openalex.org/W2604829698
  • https://openalex.org/W2735741666
  • https://openalex.org/W2791164368
  • https://openalex.org/W2890769103
  • https://openalex.org/W2897980093
  • https://openalex.org/W2900913775
  • https://openalex.org/W2904696321
  • https://openalex.org/W2913677663
  • https://openalex.org/W2915896938
  • https://openalex.org/W2951679872
  • https://openalex.org/W2973232653
  • https://openalex.org/W2991111624
  • https://openalex.org/W3005679566
  • https://openalex.org/W3131448094
  • https://openalex.org/W3136564459
  • https://openalex.org/W3183678052
  • https://openalex.org/W3201312974
  • https://openalex.org/W3206824918
  • https://openalex.org/W405180396
  • https://openalex.org/W4200200787
  • https://openalex.org/W4205975396
  • https://openalex.org/W4206697759
  • https://openalex.org/W4207069077
  • https://openalex.org/W4225132544
  • https://openalex.org/W4283268024
  • https://openalex.org/W4285018178
  • https://openalex.org/W4293767581
  • https://openalex.org/W4322587895
  • https://openalex.org/W4327700030
  • https://openalex.org/W4379537336
  • https://openalex.org/W4383646016
  • https://openalex.org/W4386814294