Published September 12, 2019
| Version v1
Publication
Open
Genome-wide analysis of AGO, DCL and RDR gene families reveals RNA-directed DNA methylation is involved in fruit abscission in Citrus sinensis
Creators
- 1. National University of the Littoral
- 2. Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias
- 3. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
Description
Abstract Background Small RNAs regulate a wide variety of processes in plants, from organ development to both biotic and abiotic stress response. Being master regulators in genetic networks, their biogenesis and action is a fundamental aspect to characterize in order to understand plant growth and development. Three main gene families are critical components of RNA silencing: DICER-LIKE (DCL), ARGONAUTE (AGO) and RNA-DEPENDENT RNA POLYMERASE (RDR). Even though they have been characterized in other plant species, there is no information about these gene families in Citrus sinensis, one of the most important fruit species from both economical and nutritional reasons. While small RNAs have been implicated in the regulation of multiple aspects of plant growth and development, their role in the abscission process has not been characterized yet. Results Using genome-wide analysis and a phylogenetic approach, we identified a total of 13 AGO, 5 DCL and 7 RDR genes. We characterized their expression patterns in root, leaf, flesh, peel and embryo samples using RNA-seq data. Moreover, we studied their role in fruit abscission through gene expression analysis in fruit rind compared to abscission zone from samples obtained by laser capture microdissection. Interestingly, we determined that the expression of several RNA silencing factors are down-regulated in fruit abscission zone, being particularly represented gene components of the RNA-dependent DNA Methylation pathway, indicating that repression of this process is necessary for fruit abscission to take place in Citrus sinensis . Conclusions The members of these 3 families present characteristic conserved domains and distinct expression patterns. We provide a detailed analysis of the members of these families and improved the annotation of some of these genes based on RNA-seq data. Our data suggests that the RNA-dependent DNA Methylation pathway is involved in the important fruit abscission process in C. sinensis.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
نبذة مختصرة تنظم الحمض النووي الريبوزي الصغير مجموعة واسعة من العمليات في النباتات، من تطور الأعضاء إلى كل من الاستجابة الحيوية وغير الحيوية للإجهاد. كونها المنظمين الرئيسيين في الشبكات الوراثية، فإن تكوينها الحيوي وعملها هو جانب أساسي لتوصيفه من أجل فهم نمو النبات وتطوره. ثلاث عائلات جينية رئيسية هي مكونات حاسمة لإسكات الحمض النووي الريبوزي: DICER - LIKE (DCL) و ARGONAUTE (AGONAUTE) وبوليميراز الحمض النووي الريبوزي المعتمد على الحمض النووي الريبوزي (RDR). على الرغم من أنها قد تميزت في الأنواع النباتية الأخرى، لا توجد معلومات حول هذه العائلات الجينية في الحمضيات الصينية، واحدة من أهم أنواع الفاكهة لأسباب اقتصادية وتغذوية على حد سواء. في حين أن الحمض النووي الريبوزي الصغير قد تورط في تنظيم جوانب متعددة من نمو النبات وتطوره، إلا أن دوره في عملية الانفصال لم يتم وصفه بعد. النتائج باستخدام التحليل على نطاق الجينوم والنهج الوراثي، حددنا ما مجموعه 13 قبلًا و 5 جينات DCL و 7 جينات RDR. لقد ميزنا أنماط التعبير الخاصة بهم في عينات الجذر والأوراق واللحم والقشر والجنين باستخدام بيانات RNA - seq. علاوة على ذلك، درسنا دورها في إزاحة الفاكهة من خلال تحليل التعبير الجيني في قشرة الفاكهة مقارنة بمنطقة الإزاحة من العينات التي تم الحصول عليها عن طريق التشريح الدقيق لالتقاط الليزر. ومن المثير للاهتمام، أننا قررنا أن التعبير عن العديد من عوامل إسكات الحمض النووي الريبوزي يتم تقليله في منطقة قطع الفاكهة، حيث يتم تمثيل مكونات الجينات بشكل خاص في مسار مثيلة الحمض النووي الريبوزي المعتمد على الحمض النووي الريبوزي، مما يشير إلى أن قمع هذه العملية ضروري لحدوث قطع الفاكهة في الحمضيات الصينية . الاستنتاجات يقدم أفراد هذه العائلات الثلاث نطاقات محفوظة مميزة وأنماط تعبير مميزة. نقدم تحليلاً مفصلاً لأفراد هذه العائلات وقمنا بتحسين التعليق التوضيحي لبعض هذه الجينات بناءً على بيانات RNA - seq. تشير بياناتنا إلى أن مسار مثيلة الحمض النووي الريبي المعتمد على الحمض النووي الريبي يشارك في عملية قطع الفاكهة المهمة في C. sinensis.Translated Description (French)
Résumé Contexte Les petits ARN régulent une grande variété de processus chez les plantes, du développement des organes à la réponse au stress biotique et abiotique. Être des régulateurs maîtres dans les réseaux génétiques, leur biogenèse et leur action est un aspect fondamental à caractériser afin de comprendre la croissance et le développement des plantes. Trois familles de gènes principales sont des composants essentiels du silençage de l'ARN : DICER-LIKE (DCL), ARGONAUTE (AGO) et ARN POLYMÉRASE ARN-DÉPENDANTE (RDR). Même s'ils ont été caractérisés chez d'autres espèces végétales, il n'existe aucune information sur ces familles de gènes chez Citrus sinensis, l'une des espèces fruitières les plus importantes pour des raisons économiques et nutritionnelles. Bien que les petits ARN aient été impliqués dans la régulation de multiples aspects de la croissance et du développement des plantes, leur rôle dans le processus d'abscission n'a pas encore été caractérisé. Résultats À l'aide d'une analyse à l'échelle du génome et d'une approche phylogénétique, nous avons identifié un total de 13 gènes IL Y A, 5 gènes DCL et 7 gènes RDR. Nous avons caractérisé leurs modèles d'expression dans des échantillons de racines, de feuilles, de chair, d'écorces et d'embryons à l'aide de données RNA-seq. De plus, nous avons étudié leur rôle dans l'abscission des fruits par l'analyse de l'expression génique dans l'écorce des fruits par rapport à la zone d'abscission à partir d'échantillons obtenus par microdissection par capture laser. Il est intéressant de noter que nous avons déterminé que l'expression de plusieurs facteurs de silençage de l'ARN est régulée à la baisse dans la zone d'abscission des fruits, étant particulièrement représentée dans les composants génétiques de la voie de méthylation de l'ADN dépendant de l'ARN, ce qui indique que la répression de ce processus est nécessaire pour que l'abscission des fruits ait lieu dans Citrus sinensis . Conclusions Les membres de ces 3 familles présentent des domaines conservés caractéristiques et des modèles d'expression distincts. Nous fournissons une analyse détaillée des membres de ces familles et avons amélioré l'annotation de certains de ces gènes sur la base des données RNA-seq. Nos données suggèrent que la voie de méthylation de l'ADN dépendante de l'ARN est impliquée dans l'important processus d'abscission des fruits chez C. sinensis.Translated Description (Spanish)
Antecedentes Los ARN pequeños regulan una amplia variedad de procesos en las plantas, desde el desarrollo de órganos hasta la respuesta al estrés biótico y abiótico. Al ser reguladores maestros en las redes genéticas, su biogénesis y acción es un aspecto fundamental a caracterizar para comprender el crecimiento y desarrollo de las plantas. Tres familias de genes principales son componentes críticos del silenciamiento de ARN: DICER-LIKE (DCL), ARGONAUTE (AGO) y ARN POLIMERASA DEPENDIENTE de ARN (RDR). Aunque se han caracterizado en otras especies vegetales, no existe información sobre estas familias de genes en Citrus sinensis, una de las especies frutales más importantes tanto por razones económicas como nutricionales. Si bien los ARN pequeños se han implicado en la regulación de múltiples aspectos del crecimiento y desarrollo de las plantas, su papel en el proceso de abscisión aún no se ha caracterizado. Resultados Utilizando un análisis de todo el genoma y un enfoque filogenético, identificamos un total de 13 genes AGO, 5 DCL y 7 RDR. Caracterizamos sus patrones de expresión en muestras de raíz, hoja, carne, cáscara y embrión utilizando datos de RNA-seq. Además, estudiamos su papel en la abscisión de la fruta a través del análisis de la expresión génica en la corteza de la fruta en comparación con la zona de abscisión de las muestras obtenidas mediante microdisección por captura láser. Curiosamente, determinamos que la expresión de varios factores de silenciamiento de ARN están regulados negativamente en la zona de abscisión de la fruta, estando particularmente representados los componentes génicos de la vía de metilación del ADN dependiente de ARN, lo que indica que la represión de este proceso es necesaria para que la abscisión de la fruta tenga lugar en Citrus sinensis . Conclusiones Los miembros de estas 3 familias presentan dominios conservados característicos y patrones de expresión distintos. Proporcionamos un análisis detallado de los miembros de estas familias y mejoramos la anotación de algunos de estos genes en función de los datos de RNA-seq. Nuestros datos sugieren que la vía de metilación del ADN dependiente de ARN está involucrada en el importante proceso de abscisión de frutas en C. sinensis.Files
s12870-019-1998-1.pdf
Files
(1.6 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:9b921e1b93780115bf436296f4ef8625
|
1.6 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يكشف التحليل على مستوى الجينوم لعائلات جينات الحمض النووي الريبوزي المنقوص الأكسجين (DCL) والحمض النووي الريبوزي المنقوص الأكسجين (RDR) أن مثيلة الحمض النووي الموجه بالحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (RNA) تشارك في قطع الفاكهة في الحمضيات الصينية
- Translated title (French)
- L'analyse génomique des familles de gènes AGO, DCL et RDR révèle que la méthylation de l'ADN dirigée par l'ARN est impliquée dans l'abscission des fruits dans Citrus sinensis
- Translated title (Spanish)
- El análisis de todo el genoma de las familias de genes AGO, DCL y RDR revela que la metilación del ADN dirigida por ARN está involucrada en la abscisión de la fruta en Citrus sinensis
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2973142917
- DOI
- 10.1186/s12870-019-1998-1
References
- https://openalex.org/W1191273493
- https://openalex.org/W1513515886
- https://openalex.org/W1601619624
- https://openalex.org/W1967761184
- https://openalex.org/W1972999456
- https://openalex.org/W1980147942
- https://openalex.org/W1980269624
- https://openalex.org/W1981681673
- https://openalex.org/W1985557598
- https://openalex.org/W1986352294
- https://openalex.org/W1986998800
- https://openalex.org/W1992032828
- https://openalex.org/W1992810473
- https://openalex.org/W1993804159
- https://openalex.org/W1997902480
- https://openalex.org/W2004764824
- https://openalex.org/W2007653133
- https://openalex.org/W2009206848
- https://openalex.org/W2011749504
- https://openalex.org/W2017020642
- https://openalex.org/W2018308196
- https://openalex.org/W2021735982
- https://openalex.org/W2026343134
- https://openalex.org/W2056546931
- https://openalex.org/W2056558781
- https://openalex.org/W2057854350
- https://openalex.org/W2058085234
- https://openalex.org/W2064949291
- https://openalex.org/W2067691543
- https://openalex.org/W2072591161
- https://openalex.org/W2082997857
- https://openalex.org/W2092940479
- https://openalex.org/W2101057817
- https://openalex.org/W2102278945
- https://openalex.org/W2102694589
- https://openalex.org/W2108244474
- https://openalex.org/W2111092051
- https://openalex.org/W2113743112
- https://openalex.org/W2115793028
- https://openalex.org/W2119205648
- https://openalex.org/W2121664874
- https://openalex.org/W2122889796
- https://openalex.org/W2131590381
- https://openalex.org/W2132926880
- https://openalex.org/W2138207763
- https://openalex.org/W2139492983
- https://openalex.org/W2148492370
- https://openalex.org/W2150183438
- https://openalex.org/W2151284271
- https://openalex.org/W2152207030
- https://openalex.org/W2157124413
- https://openalex.org/W2158079305
- https://openalex.org/W2158178674
- https://openalex.org/W2160730143
- https://openalex.org/W2165941008
- https://openalex.org/W2168803371
- https://openalex.org/W2171116394
- https://openalex.org/W2179438025
- https://openalex.org/W2195136000
- https://openalex.org/W2285410227
- https://openalex.org/W2461794296
- https://openalex.org/W2543735883
- https://openalex.org/W2549976854
- https://openalex.org/W2555190540
- https://openalex.org/W2587754445
- https://openalex.org/W2590269091
- https://openalex.org/W2608640147
- https://openalex.org/W2620784294
- https://openalex.org/W2765221849
- https://openalex.org/W2790578535
- https://openalex.org/W2794975371
- https://openalex.org/W2807192193
- https://openalex.org/W2949700127