Published October 4, 2022
| Version v1
Publication
Open
Genetic insights into the crude protein and fiber content of ramie leaves
Creators
- 1. Institute of Bast Fiber Crops
- 2. Chinese Academy of Agricultural Sciences
- 3. Yangtze University
- 4. Yangzhou University
Description
Ramie (Boehmeria nivea L.) is a perennial plant with vigorously vegetative growth and high nutritive value that is an excellent source of green feed in China. Crude protein and fiber content are the most important traits associated with ramie forage quality; however, their genetic basis remains largely unknown. In this study, we investigated the genetic architecture of these two traits using an F2 population derived from cultivated Zhongsizhu 1 (ZSZ1) and wild Boehmeria nivea var. tenacissima (tenacissima). Linkage mapping identified eight quantitative trait loci (QTLs) in crude fiber and one QTL in crude protein. Of these, five were further validated by association analysis. Then, two major QTLs for crude fiber content, CF7 and CF13, were further identified using bulked segregant analysis (BSA) sequencing, and their exact physical intervals were determined via genotype analysis of F2 progenies with extremely low crude fiber content. In total, 10 genes in the CF7 and CF13 regions showed differential expression in ZSZ1 and tenacissima leaves, including an MYB gene whole_GLEAN_10016511 from the CF13 region. Wide variation was observed in the promoter regions of whole_GLEAN_10016511, likely responsible for its downregulated expression in tenacissima. Interestingly, more fiber cells were observed in Arabidopsis with overexpression of whole_GLEAN_10016511, indicating that the downregulated expression of this gene could have an association with the relatively low fiber content in wild tenacissima. These results provided evidence that whole_GLEAN_10016511 is a logical candidate for CF13. This study provides important insights into the genetic basis underlying ramie crude protein and fiber content, and it presents genetic loci for improving the forage quality of ramie using marker-assisted selection.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
رامي (Boehmeria nivea L.) هو نبات معمر مع نمو نباتي قوي وقيمة غذائية عالية وهو مصدر ممتاز للأعلاف الخضراء في الصين. يعد محتوى البروتين الخام والألياف من أهم السمات المرتبطة بجودة علف الرامي ؛ ومع ذلك، لا يزال أساسها الجيني غير معروف إلى حد كبير. في هذه الدراسة، قمنا بالتحقيق في البنية الوراثية لهاتين السمتين باستخدام مجموعة F2 المستمدة من Zhongsizhu 1 المزروعة (ZSZ1) و Boehmeria nivea var. tenacissima (tenacissima) البرية. حدد تخطيط الروابط ثمانية مواقع سمات كمية (QTLs) في الألياف الخام وواحد QTL في البروتين الخام. من بين هؤلاء، تم التحقق من صحة خمسة آخرين من خلال تحليل الارتباط. بعد ذلك، تم تحديد اثنين من QTLs الرئيسية لمحتوى الألياف الخام، CF7 و CF13، باستخدام تسلسل تحليل الفصل المجمع (BSA)، وتم تحديد فتراتها المادية الدقيقة من خلال تحليل النمط الجيني لسلالات F2 ذات المحتوى المنخفض للغاية من الألياف الخام. في المجموع، أظهرت 10 جينات في منطقتي CF7 و CF13 تعبيرًا تفاضليًا في أوراق ZSZ1 و tenacissima، بما في ذلك جين MYB whole_glean _10016511 من منطقة CF13. لوحظ تباين واسع في مناطق المروج لـ whole_glean _10016511، والذي من المحتمل أن يكون مسؤولاً عن تعبيره غير المنظم في tenacissima. ومن المثير للاهتمام، لوحظ المزيد من الخلايا الليفية في أرابيدوبسيس مع التعبير المفرط عن_glean _10016511، مما يشير إلى أن التعبير غير المنظم لهذا الجين يمكن أن يكون له ارتباط بمحتوى الألياف المنخفض نسبيًا في التيناسيسيما البرية. قدمت هذه النتائج دليلاً على أن whole_glean _10016511 مرشح منطقي لـ CF13. تقدم هذه الدراسة رؤى مهمة حول الأساس الجيني الكامن وراء محتوى البروتين الخام والألياف في الرامي، وتقدم مواضع وراثية لتحسين جودة الأعلاف في الرامي باستخدام الانتقاء بمساعدة العلامات.Translated Description (French)
Ramie (Boehmeria nivea L.) est une plante vivace à croissance végétative vigoureuse et à haute valeur nutritive qui est une excellente source d'aliments verts en Chine. La teneur en protéines et en fibres brutes sont les traits les plus importants associés à la qualité du fourrage ramie ; cependant, leur base génétique reste largement inconnue. Dans cette étude, nous avons étudié l'architecture génétique de ces deux caractères à l'aide d'une population F2 dérivée de Zhongsizhu 1 cultivé (ZSZ1) et de Boehmeria nivea var. tenacissima sauvage (tenacissima). La cartographie des liaisons a identifié huit loci de caractères quantitatifs (QTL) dans les fibres brutes et un QTL dans les protéines brutes. Parmi ceux-ci, cinq ont été validés par une analyse d'association. Ensuite, deux QTL majeurs pour la teneur en fibres brutes, CF7 et CF13, ont été identifiés à l'aide du séquençage par analyse de ségrégation groupée (BSA), et leurs intervalles physiques exacts ont été déterminés par analyse génotypique de descendants F2 avec une teneur en fibres brutes extrêmement faible. Au total, 10 gènes dans les régions CF7 et CF13 ont montré une expression différentielle dans les feuilles de ZSZ1 et de tenacissima, y compris un gène MYB whole_GLEAN_10016511 de la région CF13. Une grande variation a été observée dans les régions promotrices de whole_GLEAN_10016511, probablement responsable de son expression régulée à la baisse dans tenacissima. Fait intéressant, plus de cellules fibreuses ont été observées chez Arabidopsis avec une surexpression de whole_GLEAN_10016511, indiquant que l'expression régulée à la baisse de ce gène pourrait avoir une association avec la teneur relativement faible en fibres dans le tenacissima sauvage. Ces résultats ont fourni la preuve que whole_GLEAN_10016511 est un candidat logique pour CF13. Cette étude fournit des informations importantes sur la base génétique sous-jacente à la teneur en protéines et en fibres brutes de ramie, et elle présente des loci génétiques pour améliorer la qualité du fourrage de ramie en utilisant la sélection assistée par marqueurs.Translated Description (Spanish)
El ramio (Boehmeria nivea L.) es una planta perenne con un crecimiento vigorosamente vegetativo y un alto valor nutritivo que es una excelente fuente de alimento verde en China. El contenido de proteína bruta y fibra son los rasgos más importantes asociados con la calidad del forraje de ramio; sin embargo, su base genética sigue siendo en gran parte desconocida. En este estudio, investigamos la arquitectura genética de estos dos rasgos utilizando una población F2 derivada de Zhongsizhu 1 (ZSZ1) cultivada y Boehmeria nivea var. tenacissima (tenacissima) silvestre. El mapeo de ligamiento identificó ocho loci de rasgos cuantitativos (QTL) en fibra cruda y un QTL en proteína cruda. De estos, cinco se validaron aún más mediante el análisis de asociación. Luego, se identificaron adicionalmente dos QTL principales para el contenido de fibra bruta, CF7 y CF13, utilizando la secuenciación de análisis de segregación en masa (BSA), y sus intervalos físicos exactos se determinaron mediante análisis de genotipo de progenies F2 con un contenido de fibra bruta extremadamente bajo. En total, 10 genes en las regiones CF7 y CF13 mostraron expresión diferencial en hojas de ZSZ1 y tenacissima, incluido un GEN MYB Whole_GLEAN_10016511 de la región CF13. Se observó una amplia variación en las regiones promotoras de whole_GLEAN_10016511, probablemente responsable de su expresión regulada a la baja en tenacissima. Curiosamente, se observaron más células de fibra en Arabidopsis con sobreexpresión de whole_GLEAN_10016511, lo que indica que la expresión regulada a la baja de este gen podría tener una asociación con el contenido relativamente bajo de fibra en la tenacissima silvestre. Estos resultados proporcionaron evidencia de que whole_GLEAN_10016511 es un candidato lógico para CF13. Este estudio proporciona información importante sobre la base genética subyacente al contenido de proteína bruta y fibra del ramio, y presenta loci genéticos para mejorar la calidad del forraje del ramio mediante la selección asistida por marcadores.Files
pdf.pdf
Files
(5.6 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:d9a2e30cb611b8a7b197df544726667a
|
5.6 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- رؤى وراثية حول محتوى البروتين الخام والألياف في أوراق الرامي
- Translated title (French)
- Aperçu génétique de la teneur brute en protéines et en fibres des feuilles de ramie
- Translated title (Spanish)
- Conocimientos genéticos sobre el contenido de proteína cruda y fibra de las hojas de ramio
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4301397987
- DOI
- 10.3389/fpls.2022.969820
References
- https://openalex.org/W1479992877
- https://openalex.org/W1496807543
- https://openalex.org/W1607870927
- https://openalex.org/W1965949446
- https://openalex.org/W1989637180
- https://openalex.org/W2001500592
- https://openalex.org/W2009574232
- https://openalex.org/W2009678476
- https://openalex.org/W2012408220
- https://openalex.org/W2072116927
- https://openalex.org/W2080338377
- https://openalex.org/W2088036013
- https://openalex.org/W2088486634
- https://openalex.org/W2093931964
- https://openalex.org/W2103441770
- https://openalex.org/W2107277218
- https://openalex.org/W2108234281
- https://openalex.org/W2113280067
- https://openalex.org/W2119180969
- https://openalex.org/W2127322768
- https://openalex.org/W2174970834
- https://openalex.org/W2192080449
- https://openalex.org/W2338902370
- https://openalex.org/W2381274123
- https://openalex.org/W2663361555
- https://openalex.org/W2763032375
- https://openalex.org/W2770504681
- https://openalex.org/W2904568000
- https://openalex.org/W2946021031
- https://openalex.org/W2949895098
- https://openalex.org/W2981941750
- https://openalex.org/W2989135835
- https://openalex.org/W3160139022
- https://openalex.org/W3164843701
- https://openalex.org/W3201084248
- https://openalex.org/W4232820438
- https://openalex.org/W4281701845