Published January 21, 2021
| Version v1
Publication
Open
Molecular cloning and characterization of GhERF105, a gene contributing to the regulation of gland formation in upland cotton (Gossypium hirsutum L.)
Creators
- 1. Cotton Research Institute
- 2. Huazhong Agricultural University
Description
Abstract Background: Gossypium hirsutum L. ( cotton) is one of the most economically important crops in the world due to its significant source of fiber, feed, foodstuff, oil and biofuel products. However, the utilization of cottonseed was limited due to the presence of small and darkly pigmented glands that contain large amounts of gossypol, which is toxic to human beings and non-ruminant animals. To date, some progress has been made in the pigment gland formation, but the underlying molecular mechanism of its formation was still unclear. Results: In this study, we identified an AP2/ERF transcription factor named GhERF105 (GH_A12G2166), which was involved in the regulation of gland pigmentation by the comparative transcriptome analysis of the leaf of glanded and glandless plants. It encoded an ERF protein containing a converved AP2 domain which was localized in the nucleus with transcriptional activity, and showed the high expression in glanded cotton accessions that contained much gossypol. Virus-induced gene silencing(VIGS) against GhERF105 caused the dramatic reduction in the number of glands and significantly lowered levels of gossypol in cotton leaves. GhERF105 showed the patterns of spatiotemporal and inducible expression in the glanded plants. Conclusions: These results suggest that GhERF105 contributes to the pigment gland formation and gossypol biosynthesis in partial organs of glanded plant. It also provides a potential molecular basis to generate 'glandless-seed' and 'glanded-plant' cotton cultivar.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
خلفية مجردة: Gossypium hirsutum L. ( القطن) هو واحد من أكثر المحاصيل أهمية من الناحية الاقتصادية في العالم بسبب مصدره الكبير للألياف والأعلاف والمواد الغذائية والزيوت ومنتجات الوقود الحيوي. ومع ذلك، كان استخدام بذرة القطن محدودًا بسبب وجود غدد صغيرة مصطبغة داكنة تحتوي على كميات كبيرة من الجوسيبول، وهو سام للبشر والحيوانات غير المجترة. حتى الآن، تم إحراز بعض التقدم في تكوين الغدة الصبغية، لكن الآلية الجزيئية الأساسية لتكوينها لا تزال غير واضحة. النتائج: في هذه الدراسة، حددنا عامل النسخ AP2/ERF المسمى GhERF105 (GH_A12G2166)، والذي شارك في تنظيم تصبغ الغدة من خلال تحليل النسخ المقارن لورقة النباتات الغدية وغير الغدية. لقد قام بترميز بروتين ERF يحتوي على مجال AP2 متقارب تم تحديد موقعه في النواة مع نشاط النسخ، وأظهر التعبير العالي في مدخلات القطن الغدية التي تحتوي على الكثير من الجوسيبول. تسبب إسكات الجينات الناجم عن الفيروس (VIGS) ضد GhERF105 في انخفاض كبير في عدد الغدد وانخفاض كبير في مستويات الجوسيبول في أوراق القطن. أظهر GhERF105 أنماط التعبير المكاني والزماني والقابل للحث في النباتات ذات الغدد. الاستنتاجات: تشير هذه النتائج إلى أن GhERF105 يساهم في تكوين الغدة الصبغية والتخليق الحيوي للجوسيبول في الأعضاء الجزئية للنبات الغدي. كما أنه يوفر أساسًا جزيئيًا محتملاً لتوليد مستنبت قطن "بدون بذور" و "نباتات غدية".Translated Description (French)
Résumé Contexte : Gossypium hirsutum L. ( coton) est l'une des cultures les plus importantes au monde sur le plan économique en raison de sa source importante de fibres, d'aliments pour animaux, de denrées alimentaires, d'huile et de biocarburants. Cependant, l'utilisation de graines de coton était limitée en raison de la présence de petites glandes pigmentées foncées contenant de grandes quantités de gossypol, toxique pour les êtres humains et les animaux non ruminants. À ce jour, certains progrès ont été réalisés dans la formation de la glande pigmentaire, mais le mécanisme moléculaire sous-jacent de sa formation n'était pas encore clair. Résultats : Dans cette étude, nous avons identifié un facteur de transcription AP2/ERF nommé GhERF105 (GH_A12G2166), qui a été impliqué dans la régulation de la pigmentation des glandes par l'analyse comparative du transcriptome de la feuille des plantes glandées et glandless. Il a codé une protéine ERF contenant un domaine converti AP2 qui a été localisé dans le noyau avec une activité transcriptionnelle, et a montré l'expression élevée dans les accessions de coton glandées qui contenaient beaucoup de gossypol. Le silençage génique induit par le virus (VIGS) contre GhERF105 a provoqué la réduction spectaculaire du nombre de glandes et a considérablement abaissé les niveaux de gossypol dans les feuilles de coton. GhERF105 a montré les modèles d'expression spatio-temporelle et inductible dans les plantes glandées. Conclusions : Ces résultats suggèrent que GhERF105 contribue à la formation de la glande pigmentaire et à la biosynthèse du gossypol dans les organes partiels de la plante glandée. Il fournit également une base moléculaire potentielle pour générer des cultivars de coton « glandless-seed » et « glanded-plant ».Translated Description (Spanish)
Resumen Antecedentes: Gossypium hirsutum L. ( algodón) es uno de los cultivos más importantes económicamente en el mundo debido a su importante fuente de fibra, piensos, alimentos, aceite y productos de biocombustibles. Sin embargo, la utilización de la semilla de algodón fue limitada debido a la presencia de glándulas pequeñas y pigmentadas oscuramente que contienen grandes cantidades de gosipol, que es tóxico para los seres humanos y los animales no rumiantes. Hasta la fecha, se han logrado algunos avances en la formación de la glándula pigmentaria, pero el mecanismo molecular subyacente de su formación aún no estaba claro. Resultados: En este estudio, identificamos un factor de transcripción AP2/ERF llamado GhERF105 (GH_A12G2166), que participó en la regulación de la pigmentación de las glándulas mediante el análisis comparativo del transcriptoma de la hoja de plantas con glándulas y sin glándulas. Codificaba una proteína ERF que contenía un dominio AP2 convergente que se localizaba en el núcleo con actividad transcripcional, y mostraba la alta expresión en accesiones de algodón prensado que contenían mucho gosipol. El silenciamiento génico inducido por virus (VIGS) contra GhERF105 causó una reducción dramática en el número de glándulas y redujo significativamente los niveles de gosipol en las hojas de algodón. GhERF105 mostró los patrones de expresión espaciotemporal e inducible en las plantas prensadas. Conclusiones: Estos resultados sugieren que GhERF105 contribuye a la formación de glándulas pigmentarias y a la biosíntesis de gosipol en órganos parciales de plantas con glándulas. También proporciona una base molecular potencial para generar un cultivar de algodón "sin glándulas" y "con glándulas".Files
latest.pdf.pdf
Files
(6.4 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:a268b81e28772d41046415256dcc8507
|
6.4 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الاستنساخ الجزيئي وتوصيف GhERF105، وهو جين يساهم في تنظيم تكوين الغدد في القطن المرتفع (Gossypium hirsutum L.)
- Translated title (French)
- Clonage moléculaire et caractérisation de GhERF105, un gène contribuant à la régulation de la formation des glandes dans le coton des hautes terres (Gossypium hirsutum L.)
- Translated title (Spanish)
- Clonación molecular y caracterización de GhERF105, un gen que contribuye a la regulación de la formación de glándulas en el algodón de tierras altas (Gossypium hirsutum L.)
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4238805392
- DOI
- 10.21203/rs.3.rs-36598/v4