Published November 22, 2018 | Version v1
Publication Open

Transcriptome Comparison Reveals Distinct Selection Patterns in Domesticated and Wild Agave Species, the Important CAM Plants

Creators

  • 1. Environment and Plant Protection Research Institute
  • 2. Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences
  • 3. Huazhong Agricultural University
  • 4. Hainan Meteorological Service

Description

Agave species are an important family of crassulacean acid metabolism (CAM) plants with remarkable tolerance to heat and drought stresses (Agave deserti) in arid regions and multiple agricultural applications, such as spirit (Agave tequilana) and fiber (Agave sisalana) production. The agave genomes are commonly too large to sequence, which has significantly restricted our understanding to the molecular basis of stress tolerance and economic traits in agaves. In this study, we collected three transcriptome databases for comparison to reveal the phylogenic relationships and evolution patterns of the three agave species. The results indicated the close but distinctly domesticated relations between A. tequilana and A. sisalana. Natural abiotic and biotic selections are very important factors that have contributed to distinct economic traits in agave domestication together with artificial selection. Besides, a series of candidate unigenes regulating fructan, fiber, and stress response-related traits were identified in A. tequilana, A. sisalana, and A. deserti, respectively. This study represents the first transcriptome comparison within domesticated and wild agaves, which would serve as a guidance for further studies on agave evolution, environmental adaptation, and improvement of economically important traits.

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

Translated Description (Arabic)

تعد أنواع الأغاف عائلة مهمة من نباتات التمثيل الغذائي لحمض الكراسولاسيان (CAM) مع تحمل ملحوظ لإجهادات الحرارة والجفاف (Agave deserti) في المناطق القاحلة وتطبيقات زراعية متعددة، مثل إنتاج الروح (Agave tequilana) والألياف (Agave sisalana). عادة ما تكون جينومات الصبار أكبر من أن تتسلسل، مما حد بشكل كبير من فهمنا للأساس الجزيئي لتحمل الإجهاد والسمات الاقتصادية في الصبار. في هذه الدراسة، جمعنا ثلاث قواعد بيانات Transcriptome للمقارنة للكشف عن العلاقات الوراثية وأنماط التطور لأنواع الصبار الثلاثة. أشارت النتائج إلى العلاقات الوثيقة ولكن المستأنسة بشكل واضح بين A. tequilana و A. sisalana. تعد الاختيارات الطبيعية اللاأحيائية والحيوية من العوامل المهمة جدًا التي ساهمت في السمات الاقتصادية المميزة في تدجين الصبار جنبًا إلى جنب مع الاصطفاء الاصطناعي. إلى جانب ذلك، تم تحديد سلسلة من المولدات الموحدة المرشحة التي تنظم الصفات المتعلقة بالفركتان والألياف والاستجابة للإجهاد في A. tequilana و A. sisalana و A. deserti، على التوالي. تمثل هذه الدراسة أول مقارنة نصية داخل الصبار المستأنس والبرية، والتي ستكون بمثابة دليل لمزيد من الدراسات حول تطور الصبار، والتكيف البيئي، وتحسين السمات المهمة اقتصاديًا.

Translated Description (French)

Les espèces d'agaves sont une famille importante de plantes du métabolisme de l'acide crassulacé (CAM) avec une tolérance remarquable aux stress de chaleur et de sécheresse (Agave deserti) dans les régions arides et de multiples applications agricoles, telles que la production d'alcool (Agave tequilana) et de fibres (Agave sisalana). Les génomes des agaves sont généralement trop grands pour être séquencés, ce qui a considérablement limité notre compréhension à la base moléculaire de la tolérance au stress et aux traits économiques chez les agaves. Dans cette étude, nous avons collecté trois bases de données de transcriptomes à des fins de comparaison pour révéler les relations phylogéniques et les modèles d'évolution des trois espèces d'agaves. Les résultats ont indiqué les relations étroites mais nettement domestiquées entre A. tequilana et A. sisalana. Les sélections abiotiques et biotiques naturelles sont des facteurs très importants qui ont contribué à des traits économiques distincts dans la domestication de l'agave ainsi que la sélection artificielle. En outre, une série d'unigènes candidats régulant le fructane, les fibres et les traits liés à la réponse au stress ont été identifiés chez A. tequilana, A. sisalana et A. deserti, respectivement. Cette étude représente la première comparaison du transcriptome chez les agaves domestiques et sauvages, qui servirait de guide pour d'autres études sur l'évolution de l'agave, l'adaptation environnementale et l'amélioration des traits économiquement importants.

Translated Description (Spanish)

Las especies de agave son una importante familia de plantas del metabolismo ácido de los crasuláceos (CAM) con notable tolerancia al estrés por calor y sequía (Agave deserti) en regiones áridas y múltiples aplicaciones agrícolas, como la producción de aguardiente (Agave tequilana) y fibra (Agave sisalana). Los genomas del agave suelen ser demasiado grandes para secuenciarse, lo que ha restringido significativamente nuestra comprensión de las bases moleculares de la tolerancia al estrés y los rasgos económicos en los agaves. En este estudio, recopilamos tres bases de datos de transcriptomas para comparar y revelar las relaciones filogénicas y los patrones de evolución de las tres especies de agave. Los resultados indicaron las relaciones cercanas pero claramente domesticadas entre A. tequilana y A. sisalana. Las selecciones abióticas y bióticas naturales son factores muy importantes que han contribuido a distintos rasgos económicos en la domesticación del agave junto con la selección artificial. Además, se identificaron una serie de unigenes candidatos que regulan los rasgos relacionados con el fructano, la fibra y la respuesta al estrés en A. tequilana, A. sisalana y A. deserti, respectivamente. Este estudio representa la primera comparación de transcriptomas entre agaves domesticados y silvestres, que serviría como guía para futuros estudios sobre la evolución del agave, la adaptación ambiental y la mejora de rasgos económicamente importantes.

Files

5716518.pdf.pdf

Files (4.5 kB)

⚠️ 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:fd06c45fe219cbb6cd2dd41cdf43e00c
4.5 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تكشف مقارنة Transcriptome عن أنماط اختيار مميزة في أنواع الصبار المستأنسة والبرية، ونباتات CAM المهمة
Translated title (French)
La comparaison du transcriptome révèle des modèles de sélection distincts chez les espèces d'agave domestiquées et sauvages, les importantes plantes CAM
Translated title (Spanish)
La comparación del transcriptoma revela patrones de selección distintos en especies de agave domesticadas y silvestres, las plantas CAM IMPORTANTES

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2901090418
DOI
10.1155/2018/5716518

Is supplement to
https://openalex.org/W4387854787 (Other)
https://openalex.org/W4365805892 (Other)
https://openalex.org/W3198284362 (Other)
https://openalex.org/W3156153093 (Other)
https://openalex.org/W3133007940 (Other)
https://openalex.org/W3033694412 (Other)
https://openalex.org/W266902521 (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/W1488458299
  • https://openalex.org/W1704024438
  • https://openalex.org/W1892637159
  • https://openalex.org/W1963624291
  • https://openalex.org/W1974097587
  • https://openalex.org/W1980055662
  • https://openalex.org/W1984171403
  • https://openalex.org/W1989377890
  • https://openalex.org/W1989560367
  • https://openalex.org/W1989648090
  • https://openalex.org/W1990357088
  • https://openalex.org/W1996370379
  • https://openalex.org/W1999574084
  • https://openalex.org/W2001396309
  • https://openalex.org/W2016415702
  • https://openalex.org/W2017285230
  • https://openalex.org/W2019702445
  • https://openalex.org/W2042363081
  • https://openalex.org/W2051618308
  • https://openalex.org/W2069421727
  • https://openalex.org/W2081180300
  • https://openalex.org/W2084183456
  • https://openalex.org/W2090106709
  • https://openalex.org/W2092806862
  • https://openalex.org/W2102888663
  • https://openalex.org/W2106580946
  • https://openalex.org/W2107366256
  • https://openalex.org/W2110335151
  • https://openalex.org/W2115181796
  • https://openalex.org/W2118587432
  • https://openalex.org/W2120490592
  • https://openalex.org/W2122115083
  • https://openalex.org/W2122207098
  • https://openalex.org/W2127884548
  • https://openalex.org/W2132632499
  • https://openalex.org/W2138676161
  • https://openalex.org/W2138813823
  • https://openalex.org/W2139186488
  • https://openalex.org/W2146539064
  • https://openalex.org/W2148807061
  • https://openalex.org/W2148923933
  • https://openalex.org/W2149525061
  • https://openalex.org/W2152018813
  • https://openalex.org/W2152771090
  • https://openalex.org/W2154845780
  • https://openalex.org/W2155148717
  • https://openalex.org/W2160718838
  • https://openalex.org/W2306223865
  • https://openalex.org/W2339837311
  • https://openalex.org/W2399111456
  • https://openalex.org/W2534816540
  • https://openalex.org/W2553012002
  • https://openalex.org/W4254707722
  • https://openalex.org/W4256294635