Published March 24, 2022 | Version v1
Publication Open

Genome-Wide Identification of Apple Atypical bHLH Subfamily PRE Members and Functional Characterization of MdPRE4.3 in Response to Abiotic Stress

Creators

  • 1. Institute of Crop Sciences

Description

Paclobutrazol Resistance ( PRE ) genes encode atypical basic helix–loop–helix (bHLH) transcription factor family. Typical bHLH proteins contain a bifunctional structure with a basic region involved in DNA binding and an adjacent helix–loop–helix domain involved in protein–protein interaction. PRE members lack the basic region but retain the HLH domain, which interacts with other typical bHLH proteins to suppress or enhance their DNA-binding activity. PRE proteins are involved in phytohormone responses, light signal transduction, and fruit pigment accumulation. However, apple ( Malus domestica ) PRE protein functions have not been studied. In this study, nine MdPRE genes were identified from the apple GDDH13 v1.1 reference genome and were mapped to seven chromosomes. The cis -acting element analysis revealed that MdPRE promoters possessed various elements related to hormones, light, and stress responses. Expression pattern analysis showed that MdPRE genes have different tissue expression profiles. Hormonal and abiotic stress treatments can induce the expression of several MdPRE genes. Moreover, we provide molecular and genetic evidence showing that MdPRE4.3 increases the apple's sensitivity to NaCl, abscisic acid (ABA), and indoleacetic acid (IAA) and improves tolerance to brassinosteroids (BR); however, it does not affect the apple's response to gibberellin (GA). Finally, the protein interaction network among the MdPRES proteins was predicted, which could help us elucidate the molecular and biological functions of atypical bHLH transcription factors in the apple.

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

Translated Description (Arabic)

تشفر جينات مقاومة باكلوبوترازول (PRE) عائلة عامل النسخ اللولبي الحلزوني الحلزوني الأساسي غير النمطي (BHLH). تحتوي بروتينات bHLH النموذجية على بنية ثنائية الوظائف مع منطقة أساسية تشارك في ربط الحمض النووي ومجال حلزوني حلقي مجاور يشارك في تفاعل البروتين والبروتين. يفتقر أعضاء PRE إلى المنطقة الأساسية ولكنهم يحتفظون بنطاق HLH، الذي يتفاعل مع بروتينات bHLH النموذجية الأخرى لقمع أو تعزيز نشاط ربط الحمض النووي. وتشارك البروتينات المسبقة في استجابات الهرمونات النباتية، ونقل الإشارة الضوئية، وتراكم صبغة الفاكهة. ومع ذلك، لم تتم دراسة وظائف البروتين المسبق للتفاح ( Malus domestica ). في هذه الدراسة، تم تحديد تسعة جينات MdPRE من الجينوم المرجعي GDDH13 v1.1 للتفاح وتم تعيينها إلى سبعة كروموسومات. كشف تحليل عناصر CIS - acting أن مروجي MdPRE يمتلكون عناصر مختلفة تتعلق بالهرمونات والضوء واستجابات الإجهاد. أظهر تحليل نمط التعبير أن جينات MdPRE لها ملامح تعبير أنسجة مختلفة. يمكن أن تحفز علاجات الإجهاد الهرمونية واللاأحيائية على التعبير عن العديد من جينات MdPRE. علاوة على ذلك، نقدم أدلة جزيئية ووراثية تبين أن MdPRE4.3 يزيد من حساسية التفاح لكلوريد الصوديوم وحمض الأبسيسيك وحمض الإندولي أسيتيك ويحسن تحمل البراسينوستيرويدات ؛ ومع ذلك، فإنه لا يؤثر على استجابة التفاح للجيبريلين (GA). أخيرًا، تم التنبؤ بشبكة تفاعل البروتين بين بروتينات MdPRES، والتي يمكن أن تساعدنا في توضيح الوظائف الجزيئية والبيولوجية لعوامل نسخ bHLH غير النمطية في التفاح.

Translated Description (French)

Les ( PRÉ ) gènes de résistance au paclobutrazol codent pour une famille atypique de facteurs de transcription hélice-boucle-hélice (bHLH). Les protéines bHLH typiques contiennent une structure bifonctionnelle avec une région basique impliquée dans la liaison à l'ADN et un domaine hélice-boucle-hélice adjacent impliqué dans l'interaction protéine-protéine. LES membres du PRE n'ont pas la région de base mais conservent le domaine HLH, qui interagit avec d'autres protéines bHLH typiques pour supprimer ou améliorer leur activité de liaison à l'ADN. Les protéines PRE sont impliquées dans les réponses aux phytohormones, la transduction du signal lumineux et l'accumulation de pigments dans les fruits. Cependant, les fonctions pré-protéiques de la pomme ( Malus domestica ) n'ont pas été étudiées. Dans cette étude, neuf gènes MdPRE ont été identifiés à partir du génome de référence GDDH13 v1.1 d'Apple et ont été cartographiés sur sept chromosomes. L'analyse des éléments agissant en cis a révélé que les promoteurs de MdPRE possédaient divers éléments liés aux hormones, à la lumière et aux réponses au stress. L'analyse du modèle d'expression a montré que les gènes MdPRE ont des profils d'expression tissulaire différents. Les traitements du stress hormonal et abiotique peuvent induire l'expression de plusieurs gènes MdPRE. De plus, nous fournissons des preuves moléculaires et génétiques montrant que MdPRE4.3 augmente la sensibilité de la pomme au NaCl, à l'acide abscissique (ABA) et à l'acide indoleacétique (IAA) et améliore la tolérance aux brassinostéroïdes (BR) ; cependant, cela n'affecte pas la réponse de la pomme à la gibbérelline (GA). Enfin, le réseau d'interaction protéique entre les protéines MdPRES a été prédit, ce qui pourrait nous aider à élucider les fonctions moléculaires et biologiques des facteurs de transcription bHLH atypiques dans la pomme.

Translated Description (Spanish)

Los ( PRE ) genes de resistencia al paclobutrazol codifican la familia de factores de transcripción de hélice-bucle-hélice básica atípica (bHLH). Las proteínas bHLH típicas contienen una estructura bifuncional con una región básica implicada en la unión al ADN y un dominio hélice-bucle-hélice adyacente implicado en la interacción proteína-proteína. Los miembros PRE carecen de la región básica, pero conservan el dominio HLH, que interactúa con otras proteínas bHLH típicas para suprimir o mejorar su actividad de unión al ADN. Las PREPROTEÍNAS están involucradas en las respuestas fitohormonales, la transducción de señales de luz y la acumulación de pigmento de la fruta. Sin embargo, no se han estudiado las funciones PREPROTEICAS de la manzana ( Malus domestica ). En este estudio, se identificaron nueve genes MdPRE del genoma de referencia GDDH13 v1.1 de manzana y se mapearon en siete cromosomas. El análisis de elementos que actúan en cis reveló que los promotores de MdPRE poseían varios elementos relacionados con las hormonas, la luz y las respuestas al estrés. El análisis del patrón de expresión mostró que los genes MdPRE tienen diferentes perfiles de expresión tisular. Los tratamientos de estrés hormonal y abiótico pueden inducir la expresión de varios genes MdPRE. Además, proporcionamos evidencia molecular y genética que muestra que MdPRE4.3 aumenta la sensibilidad de la manzana al NaCl, ácido abscísico (ABA) y ácido indolacético (IAA) y mejora la tolerancia a los brasinoesteroides (BR); sin embargo, no afecta la respuesta de la manzana a la giberelina (GA). Finalmente, se predijo la red de interacción de proteínas entre las proteínas MdPRES, lo que podría ayudarnos a dilucidar las funciones moleculares y biológicas de los factores de transcripción atípicos de bHLH en la manzana.

Files

pdf.pdf

Files (3.1 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
md5:9756a387f22cfd8f0e2e792acc888706
3.1 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحديد الجينوم على نطاق واسع لأعضاء عائلة أبل الفرعية غير النمطية BHLH والتوصيف الوظيفي لـ MdPRE4.3 استجابة للإجهاد اللاأحيائي
Translated title (French)
Identification à l'échelle du génome des membres PRÉ de la sous-famille bHLH atypique d'Apple et caractérisation fonctionnelle de MdPRE4.3 en réponse au stress abiotique
Translated title (Spanish)
Identificación de todo el genoma de los miembros PRE de la subfamilia bHLH atípica de Apple y caracterización funcional de MdPRE4.3 en respuesta al estrés abiótico

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4220789133
DOI
10.3389/fgene.2022.846559

Is supplement to
https://openalex.org/W4387854787 (Other)
https://openalex.org/W4365805892 (Other)
https://openalex.org/W4206010529 (Other)
https://openalex.org/W3198284362 (Other)
https://openalex.org/W3156153093 (Other)
https://openalex.org/W3133007940 (Other)
https://openalex.org/W3033694412 (Other)
https://openalex.org/W2387952510 (Other)
https://openalex.org/W2131040395 (Other)
https://openalex.org/W2008091757 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1524952049
  • https://openalex.org/W1803102843
  • https://openalex.org/W1836238084
  • https://openalex.org/W1973730005
  • https://openalex.org/W1984267503
  • https://openalex.org/W1992386264
  • https://openalex.org/W1996500034
  • https://openalex.org/W2008555709
  • https://openalex.org/W2010697949
  • https://openalex.org/W2023883792
  • https://openalex.org/W2043215109
  • https://openalex.org/W2045752753
  • https://openalex.org/W2051876668
  • https://openalex.org/W2053722508
  • https://openalex.org/W2065062141
  • https://openalex.org/W2094008123
  • https://openalex.org/W2100435459
  • https://openalex.org/W2106597044
  • https://openalex.org/W2108490725
  • https://openalex.org/W2113052096
  • https://openalex.org/W2115352666
  • https://openalex.org/W2115480939
  • https://openalex.org/W2116222376
  • https://openalex.org/W2119205648
  • https://openalex.org/W2119679862
  • https://openalex.org/W2120772351
  • https://openalex.org/W2141073061
  • https://openalex.org/W2146934074
  • https://openalex.org/W2150613877
  • https://openalex.org/W2157009395
  • https://openalex.org/W2170980858
  • https://openalex.org/W2407624717
  • https://openalex.org/W2523014323
  • https://openalex.org/W2600024279
  • https://openalex.org/W2623998041
  • https://openalex.org/W2735278105
  • https://openalex.org/W2750960773
  • https://openalex.org/W2761688050
  • https://openalex.org/W2765315200
  • https://openalex.org/W2768333810
  • https://openalex.org/W2799524357
  • https://openalex.org/W2890615579
  • https://openalex.org/W2902133397
  • https://openalex.org/W2902498168
  • https://openalex.org/W2914045448
  • https://openalex.org/W2915053737
  • https://openalex.org/W2924318250
  • https://openalex.org/W2970803416
  • https://openalex.org/W2996918878
  • https://openalex.org/W2997877876