Published May 24, 2016 | Version v1
Publication Open

Involvement of Auxin and Brassinosteroid in Dwarfism of Autotetraploid Apple (Malus × domestica)

Creators

  • 1. Shenyang Agricultural University
  • 2. Institute of Pomology
  • 3. Chinese Academy of Agricultural Sciences

Description

The plant height is an important trait in fruit tree. However, the molecular mechanism on dwarfism is still poorly understood. We found that colchicine-induced autotetraploid apple plants (Malus × domestica) exhibited a dwarf phenotype. The vertical length of cortical parenchyma cells was shorter in autotetraploids than in diploids, by observing paraffin sections. Hormone levels of indoleacetic acid (IAA) and brassinosteroid (BR) were significantly decreased in 3- and 5-year-old autotetraploid plants. Digital gene expression (DGE) analysis showed that the differentially expressed genes were mainly involved in IAA and BR pathways. microRNA390 was significantly upregulated according to microarray analysis. Exogenous application of IAA and BR promoted stem elongation of both apple plants grown in medium. The results show that dwarfing in autotetraploid apple plants is most likely regulated by IAA and BR. The dwarf phenotype of autotetraploid apple plants could be due to accumulation of miR390 after genome doubling, leading to upregulation of apple trans-acting short-interfering RNA 3 (MdTAS3) expression, which in turn downregulates the expression of MdARF3. Overall, this leads to partial interruption of the IAA and BR signal transduction pathway. Our study provides important insights into the molecular mechanisms underlying dwarfism in autopolyploid apple plants.

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

Translated Description (Arabic)

ارتفاع النبات هو سمة مهمة في شجرة الفاكهة. ومع ذلك، فإن الآلية الجزيئية على التقزم لا تزال غير مفهومة بشكل جيد. وجدنا أن نباتات التفاح الرباعية الصبغية الذاتية المستحثة بالكولشيسين (Malus × domestica) أظهرت نمطًا ظاهريًا قزمًا. كان الطول الرأسي لخلايا الحمة القشرية أقصر في الرباعية الصبغية الذاتية منه في الصبغيات الثنائية، من خلال مراقبة أقسام البارافين. انخفضت مستويات الهرمونات من حمض الإندوليسيتيك (IAA) والبراسينوستيرويد (BR) بشكل ملحوظ في نباتات الرباعية الصبغية الذاتية البالغة من العمر 3 و 5 سنوات. أظهر تحليل التعبير الجيني الرقمي (DGE) أن الجينات التي تم التعبير عنها بشكل تفاضلي كانت متورطة بشكل أساسي في مسارات IAA و BR. تم إعادة تنظيم microRNA390 بشكل كبير وفقًا لتحليل المصفوفات الدقيقة. عزز التطبيق الخارجي لـ IAA و BR استطالة الجذع لكل من نباتات التفاح المزروعة في المتوسط. تظهر النتائج أن التقزم في نباتات التفاح رباعي الصيغة الصبغية الذاتية يخضع على الأرجح للتنظيم من قبل الأكاديمية الأمريكية لطب الأسنان والبرازيلي. يمكن أن يكون النمط الظاهري القزم لنباتات التفاح رباعي الصيغة الصبغية الذاتية بسبب تراكم miR 390 بعد مضاعفة الجينوم، مما يؤدي إلى زيادة تنظيم تعبير الحمض النووي الريبي 3 قصير التأثير (MdTAS 3)، والذي بدوره يقلل من تنظيم تعبير MdARF 3. بشكل عام، يؤدي هذا إلى انقطاع جزئي في مسار نقل إشارة IAA و BR. تقدم دراستنا رؤى مهمة حول الآليات الجزيئية الكامنة وراء التقزم في نباتات التفاح ذاتية الصبغة.

Translated Description (French)

La hauteur de la plante est un trait important de l'arbre fruitier. Cependant, le mécanisme moléculaire du nanisme est encore mal compris. Nous avons constaté que les plants de pommes autotétraploïdes (Malus × domestica) induits par la colchicine présentaient un phénotype nain. La longueur verticale des cellules du parenchyme cortical était plus courte chez les autotétraploïdes que chez les diploïdes, en observant des coupes de paraffine. Les taux hormonaux d'acide indoleacétique (AIA) et de brassinostéroïde (BR) ont diminué de manière significative chez les plantes autotétraploïdes âgées de 3 et 5 ans. L'analyse de l'expression génique numérique (DGE) a montré que les gènes exprimés de manière différentielle étaient principalement impliqués dans les voies IAA et BR. microRNA390 a été significativement régulé à la hausse selon l'analyse des microréseaux. L'application exogène d'IAA et de BR a favorisé l'allongement de la tige des deux plants de pomme cultivés en milieu. Les résultats montrent que le nanisme chez les plants de pommes autotétraploïdes est très probablement régulé par l'IAA et le BR. Le phénotype nain des plants de pomme autotétraploïdes pourrait être dû à l'accumulation de miR390 après le doublement du génome, conduisant à une régulation à la hausse de l'expression de l'ARN 3 interférant court trans-actionnel de la pomme (MdTAS3), qui à son tour régule à la baisse l'expression de MdARF3. Dans l'ensemble, cela conduit à une interruption partielle de la voie de transduction des signaux IAA et BR. Notre étude fournit des informations importantes sur les mécanismes moléculaires sous-jacents au nanisme chez les pommiers autopolyploïdes.

Translated Description (Spanish)

La altura de la planta es un rasgo importante en el árbol frutal. Sin embargo, el mecanismo molecular del enanismo sigue siendo poco conocido. Descubrimos que las plantas de manzana autotetraploides inducidas por colchicina (Malus × domestica) exhibían un fenotipo enano. La longitud vertical de las células del parénquima cortical fue más corta en los autotetraploides que en los diploides, al observar secciones de parafina. Los niveles hormonales de ácido indolacético (IAA) y brasinoesteroides (BR) disminuyeron significativamente en plantas autotetraploides de 3 y 5 años. El análisis de expresión génica digital (DGE) mostró que los genes expresados diferencialmente estaban involucrados principalmente en las vías IAA y BR. El microARN390 se reguló significativamente de acuerdo con el análisis de micromatrices. La aplicación exógena de IAA y BR promovió el alargamiento del tallo de ambas plantas de manzana cultivadas en medio. Los resultados muestran que lo más probable es que el enanismo en las plantas de manzana autotetraploide esté regulado por IAA y BR. El fenotipo enano de las plantas de manzana autotetraploides podría deberse a la acumulación de miR390 después de la duplicación del genoma, lo que lleva a la regulación positiva de la expresión de ARN 3 de interferencia corta de acción trans de manzana (MdTAS3), que a su vez regula a la baja la expresión de MdARF3. En general, esto conduce a la interrupción parcial de la vía de transducción de señales IAA y BR. Nuestro estudio proporciona información importante sobre los mecanismos moleculares subyacentes al enanismo en las plantas de manzana autopoliploides.

Files

srep26719.pdf.pdf

Files (4.8 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:cb57ece1be29d96773fb294410dab129
4.8 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تورط الأوكسين والبراسينوستيرويد في تقزم التفاح رباعي الصيغة الصبغية الذاتية (Malus × domestica)
Translated title (French)
Implication de l'auxine et du brassinostéroïde dans le nanisme de la pomme autotétraploïde (Malus × domestica)
Translated title (Spanish)
Implicación de la auxina y el brasinoesteroide en el enanismo de la manzana autotetraploide (Malus × domestica)

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2408421309
DOI
10.1038/srep26719

Is supplement to
https://openalex.org/W3186905348 (Other)
https://openalex.org/W3010136176 (Other)
https://openalex.org/W2888302932 (Other)
https://openalex.org/W2801521796 (Other)
https://openalex.org/W2408421309 (Other)
https://openalex.org/W2151200668 (Other)
https://openalex.org/W2057990853 (Other)
https://openalex.org/W2013591332 (Other)
https://openalex.org/W1596894747 (Other)
https://openalex.org/W1562250393 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W144423133
  • https://openalex.org/W1496174727
  • https://openalex.org/W1544092360
  • https://openalex.org/W1553211418
  • https://openalex.org/W1601865656
  • https://openalex.org/W1902626465
  • https://openalex.org/W1965102896
  • https://openalex.org/W1967291128
  • https://openalex.org/W1967554559
  • https://openalex.org/W1971133704
  • https://openalex.org/W1972521928
  • https://openalex.org/W1972835183
  • https://openalex.org/W1977056553
  • https://openalex.org/W1987637262
  • https://openalex.org/W1990208478
  • https://openalex.org/W1991604628
  • https://openalex.org/W1994448494
  • https://openalex.org/W1998445197
  • https://openalex.org/W2003615442
  • https://openalex.org/W2006419744
  • https://openalex.org/W2010032067
  • https://openalex.org/W2012391394
  • https://openalex.org/W2015681884
  • https://openalex.org/W2015969183
  • https://openalex.org/W2020497910
  • https://openalex.org/W2021509804
  • https://openalex.org/W2024556021
  • https://openalex.org/W2037728011
  • https://openalex.org/W2040667391
  • https://openalex.org/W2047870693
  • https://openalex.org/W2048983817
  • https://openalex.org/W2052571748
  • https://openalex.org/W2058890664
  • https://openalex.org/W2060981876
  • https://openalex.org/W2063344171
  • https://openalex.org/W2074391710
  • https://openalex.org/W2078980446
  • https://openalex.org/W2084139224
  • https://openalex.org/W2087111038
  • https://openalex.org/W2091654620
  • https://openalex.org/W2100668965
  • https://openalex.org/W2102790750
  • https://openalex.org/W2103158523
  • https://openalex.org/W2103369928
  • https://openalex.org/W2109055289
  • https://openalex.org/W2111092051
  • https://openalex.org/W2112833394
  • https://openalex.org/W2112894653
  • https://openalex.org/W2124097252
  • https://openalex.org/W2125987575
  • https://openalex.org/W2126629983
  • https://openalex.org/W2131406651
  • https://openalex.org/W2132274675
  • https://openalex.org/W2142691629
  • https://openalex.org/W2144891750
  • https://openalex.org/W2146516445
  • https://openalex.org/W2147380605
  • https://openalex.org/W2147655328
  • https://openalex.org/W2147944781
  • https://openalex.org/W2148299233
  • https://openalex.org/W2156644090
  • https://openalex.org/W2157194946
  • https://openalex.org/W2157874893
  • https://openalex.org/W2158606146
  • https://openalex.org/W2161939161
  • https://openalex.org/W2318020545
  • https://openalex.org/W2323199408
  • https://openalex.org/W4241651029
  • https://openalex.org/W4255852062