Published June 27, 2022
| Version v1
Publication
Open
Comprehensive Genome-Wide Identification and Expression Profiling of Eceriferum (CER) Gene Family in Passion Fruit (Passiflora edulis) Under Fusarium kyushuense and Drought Stress Conditions
Creators
- 1. Fujian Agriculture and Forestry University
- 2. University of Sargodha
- 3. The University of Agriculture, Peshawar
- 4. Alexandria University
- 5. Abbottabad University of Science and Technology
- 6. Friedrich Schiller University Jena
- 7. Fujian Academy of Agricultural Sciences
Description
Plant surfaces are covered with cuticle wax and are the first barrier between a plant and environmental stresses. Eceriferum (CER) is an important gene family involved in wax biosynthesis and stress resistance. In this study, for the first time, 34 CER genes were identified in the passion fruit (Passiflora edulis) genome, and PeCER proteins varied in physicochemical properties. A phylogenetic tree was constructed and divided into seven clades to identify the evolutionary relationship with other plant species. Gene structure analyses revealed that conserved motifs ranged from 1 to 24, and that exons ranged from 1 to 29. The cis-element analysis provides insight into possible roles of PeCER genes in plant growth, development and stress responses. The syntenic analysis revealed that segmental (six gene pairs) and tandem (six gene pairs) gene duplication played an important role in the expansion of PeCER genes and underwent a strong purifying selection. In addition, 12 putative ped-miRNAs were identified to be targeting 16 PeCER genes, and PeCER6 was the most targeted by four miRNAs including ped-miR157a-5p, ped-miR164b-5p, ped-miR319b, and ped-miR319l. Potential transcription factors (TFs) such as ERF, AP2, MYB, and bZIP were predicted and visualized in a TF regulatory network interacting with PeCER genes. GO and KEGG annotation analysis revealed that PeCER genes were highly related to fatty acid, cutin, and wax biosynthesis, plant-pathogen interactions, and stress response pathways. The hypothesis that most PeCER proteins were predicted to localize to the plasma membrane was validated by transient expression assays of PeCER32 protein in onion epidermal cells. qRT-PCR expression results showed that most of the PeCER genes including PeCER1, PeCER11, PeCER15, PeCER17, and PeCER32 were upregulated under drought and Fusarium kyushuense stress conditions compared to controls. These findings provide a foundation for further studies on functions of PeCER genes to further facilitate the genetic modification of passion fruit wax biosynthesis and stress resistance.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يتم تغطية أسطح النباتات بشمع البشرة وهي الحاجز الأول بين النبات والضغوط البيئية. Eceriferum (CER) هي عائلة جينية مهمة تشارك في التخليق الحيوي للشمع ومقاومة الإجهاد. في هذه الدراسة، لأول مرة، تم تحديد 34 جينًا من جينات CER في جينوم فاكهة العاطفة (Passiflora edulis)، وتفاوتت بروتينات PeCER في الخصائص الفيزيائية والكيميائية. تم بناء شجرة تطور السلالات وتقسيمها إلى سبعة فروع لتحديد العلاقة التطورية مع الأنواع النباتية الأخرى. كشفت تحليلات بنية الجينات أن الزخارف المحفوظة تراوحت من 1 إلى 24، وأن الإكسونات تراوحت من 1 إلى 29. يوفر تحليل عنصر رابطة الدول المستقلة نظرة ثاقبة للأدوار المحتملة لجينات PeCER في نمو النبات وتطوره واستجابات الإجهاد. كشف التحليل التوليفي أن ازدواجية الجينات القطاعية (ستة أزواج جينية) والترادفية (ستة أزواج جينية) لعبت دورًا مهمًا في توسع جينات PeCER وخضعت لانتقاء تنقية قوي. بالإضافة إلى ذلك، تم تحديد 12 حمضًا نوويًا من نوع ped - miRNAs المفترضة لاستهداف 16 جينًا من جينات PeCER، وكان PeCER6 هو الأكثر استهدافًا من قبل أربعة miRNAs بما في ذلك ped - miR157a -5p و ped - miR164b -5p و ped - miR319b و ped - miR319l. تم التنبؤ بعوامل النسخ المحتملة (TFs) مثل ERF و AP2 و MYB و bZIP وتصورها في شبكة تنظيمية لـ TF تتفاعل مع جينات PeCER. كشف تحليل التعليقات التوضيحية لـ GO و KEGG أن جينات PeCER كانت مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالتخليق الحيوي للأحماض الدهنية والجلد والشمع وتفاعلات مسببات الأمراض النباتية ومسارات الاستجابة للإجهاد. تم التحقق من صحة الفرضية القائلة بأن معظم بروتينات PeCER كان من المتوقع أن تتوضع في غشاء البلازما من خلال فحوصات التعبير العابر لبروتين PeCER32 في خلايا البصل والبشرة. أظهرت نتائج تعبير qRT - PCR أن معظم جينات PeCER بما في ذلك PeCER1 و PeCER11 و PeCER15 و PeCER17 و PeCER32 قد تم تنظيمها بشكل أكبر في ظل ظروف الجفاف والإجهاد المغزلي الكيوشوينسي مقارنة بعناصر التحكم. توفر هذه النتائج أساسًا لمزيد من الدراسات حول وظائف جينات PeCER لتسهيل التعديل الجيني للتخليق الحيوي لشمع فاكهة العاطفة ومقاومة الإجهاد.Translated Description (French)
Les surfaces végétales sont recouvertes de cire cuticulaire et constituent la première barrière entre une plante et les contraintes environnementales. L'écerifère (CER) est une famille de gènes importante impliquée dans la biosynthèse de la cire et la résistance au stress. Dans cette étude, pour la première fois, 34 gènes CER ont été identifiés dans le génome du fruit de la passion (Passiflora edulis), et les protéines PeCER variaient en propriétés physico-chimiques. Un arbre phylogénétique a été construit et divisé en sept clades pour identifier la relation évolutive avec d'autres espèces végétales. Les analyses de la structure des gènes ont révélé que les motifs conservés variaient de 1 à 24, et que les exons variaient de 1 à 29. L'analyse des éléments cis donne un aperçu des rôles possibles des gènes PeCER dans la croissance, le développement et les réponses au stress des plantes. L'analyse synténique a révélé que la duplication de gènes segmentaires (six paires de gènes) et en tandem (six paires de gènes) a joué un rôle important dans l'expansion des gènes PeCER et a subi une forte sélection purificatrice. En outre, 12 ped-miRNA putatifs ont été identifiés comme ciblant 16 gènes PeCER, et PeCER6 était le plus ciblé par quatre miRNA, notamment ped-miR157a-5p, ped-miR164b-5p, ped-miR319b et ped-miR319l. Les facteurs de transcription potentiels (TF) tels que ERF, AP2, MYB et bZIP ont été prédits et visualisés dans un réseau de régulation TF interagissant avec les gènes PeCER. L'analyse des annotations GO et KEGG a révélé que les gènes PeCER étaient fortement liés à la biosynthèse des acides gras, de la cutine et de la cire, aux interactions plante-pathogène et aux voies de réponse au stress. L'hypothèse selon laquelle la plupart des protéines PeCER devaient se localiser sur la membrane plasmique a été validée par des tests d'expression transitoire de la protéine PeCER32 dans les cellules épidermiques de l'oignon. Les résultats de l'expression de la qRT-PCR ont montré que la plupart des gènes PeCER, y compris PeCER1, PeCER11, PeCER15, PeCER17 et PeCER32, étaient régulés à la hausse dans des conditions de sécheresse et de stress dû au Fusarium kyushuense par rapport aux témoins. Ces résultats fournissent une base pour d'autres études sur les fonctions des gènes PeCER afin de faciliter davantage la modification génétique de la biosynthèse de la cire de fruit de la passion et de la résistance au stress.Translated Description (Spanish)
Las superficies de las plantas están cubiertas con cera para cutículas y son la primera barrera entre una planta y el estrés ambiental. Eceriferum (CER) es una importante familia de genes implicados en la biosíntesis de cera y la resistencia al estrés. En este estudio, por primera vez, se identificaron 34 genes CER en el genoma de la fruta de la pasión (Passiflora edulis), y las proteínas PeCER variaron en propiedades fisicoquímicas. Se construyó un árbol filogenético y se dividió en siete clados para identificar la relación evolutiva con otras especies vegetales. Los análisis de la estructura génica revelaron que los motivos conservados variaban de 1 a 24, y que los exones variaban de 1 a 29. El análisis de elementos cis proporciona información sobre los posibles roles de los genes PeCER en el crecimiento, desarrollo y respuestas al estrés de las plantas. El análisis sinténico reveló que la duplicación de genes segmentarios (seis pares de genes) y en tándem (seis pares de genes) desempeñó un papel importante en la expansión de los genes PeCER y se sometió a una fuerte selección purificadora. Además, se identificaron 12 supuestos ped-miARN que se dirigían a 16 genes PeCER, y PeCER6 fue el más atacado por cuatro miARN, incluidos ped-miR157a-5p, ped-miR164b-5p, ped-miR319b y ped-miR319l. Los factores de transcripción potenciales (TF) como ERF, AP2, MYB y bZIP se predijeron y visualizaron en una red reguladora de TF que interactúa con los genes PeCER. Los análisis de anotación GO y KEGG revelaron que los genes PeCER estaban altamente relacionados con la biosíntesis de ácidos grasos, cutina y cera, las interacciones planta-patógeno y las vías de respuesta al estrés. La hipótesis de que se predijo que la mayoría de las proteínas PeCER se localizarían en la membrana plasmática se validó mediante ensayos de expresión transitoria de la proteína PeCER32 en células epidérmicas de cebolla. Los resultados de la expresión de qRT-PCR mostraron que la mayoría de los genes PeCER, incluidos PeCER1, PeCER11, PeCER15, PeCER17 y PeCER32, estaban regulados positivamente en condiciones de sequía y estrés por Fusarium kyushuense en comparación con los controles. Estos hallazgos proporcionan una base para futuros estudios sobre las funciones de los genes PeCER para facilitar aún más la modificación genética de la biosíntesis de cera de maracuyá y la resistencia al estrés.Files
pdf.pdf
Files
(12.5 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:df4709a353afa160f1502c0bf03feb11
|
12.5 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التعريف الشامل على نطاق الجينوم والتعبير عن عائلة الجينات Eceriferum (CER) في فاكهة العاطفة (Passiflora edulis) تحت ظروف المغزلي kyushuense والجفاف الإجهاد
- Translated title (French)
- Identification complète à l'échelle du génome et profil d'expression de la famille de gènes Eceriferum (CER) dans le fruit de la passion (Passiflora edulis) dans des conditions de stress dû au fusarium kyushuense et à la sécheresse
- Translated title (Spanish)
- Identificación completa del genoma y perfil de expresión de la familia de genes Eceriferum (CER) en maracuyá (Passiflora edulis) en condiciones de estrés por Fusarium kyushuense y sequía
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4285506874
- DOI
- 10.3389/fpls.2022.898307
References
- https://openalex.org/W1270834676
- https://openalex.org/W1549382225
- https://openalex.org/W1577685550
- https://openalex.org/W1590790765
- https://openalex.org/W1598049752
- https://openalex.org/W1803102843
- https://openalex.org/W1968273844
- https://openalex.org/W1968632956
- https://openalex.org/W1968816051
- https://openalex.org/W1970710975
- https://openalex.org/W1973830523
- https://openalex.org/W1976215839
- https://openalex.org/W1981763026
- https://openalex.org/W1985253362
- https://openalex.org/W1985390531
- https://openalex.org/W1993987677
- https://openalex.org/W1997139088
- https://openalex.org/W2001536134
- https://openalex.org/W2001822934
- https://openalex.org/W2006857376
- https://openalex.org/W2011501958
- https://openalex.org/W2011695264
- https://openalex.org/W2015742634
- https://openalex.org/W2015964007
- https://openalex.org/W2023037816
- https://openalex.org/W2032529493
- https://openalex.org/W2035908878
- https://openalex.org/W2040368735
- https://openalex.org/W2042139142
- https://openalex.org/W2042334720
- https://openalex.org/W2048350538
- https://openalex.org/W2051721573
- https://openalex.org/W2052124872
- https://openalex.org/W2054141518
- https://openalex.org/W2055962554
- https://openalex.org/W2056499409
- https://openalex.org/W2057652201
- https://openalex.org/W2059569140
- https://openalex.org/W2060152587
- https://openalex.org/W2065112482
- https://openalex.org/W2067428037
- https://openalex.org/W2079841013
- https://openalex.org/W2090144085
- https://openalex.org/W2091420586
- https://openalex.org/W2101317230
- https://openalex.org/W2102278945
- https://openalex.org/W2103017472
- https://openalex.org/W2103043453
- https://openalex.org/W2105408557
- https://openalex.org/W2105523321
- https://openalex.org/W2106341754
- https://openalex.org/W2107247090
- https://openalex.org/W2107383942
- https://openalex.org/W2108234281
- https://openalex.org/W2110392512
- https://openalex.org/W2110899053
- https://openalex.org/W2111926354
- https://openalex.org/W2114570899
- https://openalex.org/W2116696421
- https://openalex.org/W2118817344
- https://openalex.org/W2119623045
- https://openalex.org/W2120855061
- https://openalex.org/W2124967403
- https://openalex.org/W2145091349
- https://openalex.org/W2153112375
- https://openalex.org/W2154333457
- https://openalex.org/W2155089865
- https://openalex.org/W2168720843
- https://openalex.org/W2170246161
- https://openalex.org/W2171388977
- https://openalex.org/W2290723806
- https://openalex.org/W2336411610
- https://openalex.org/W2338669509
- https://openalex.org/W2344591092
- https://openalex.org/W2417557717
- https://openalex.org/W2429031812
- https://openalex.org/W2561845757
- https://openalex.org/W2605649076
- https://openalex.org/W2605774836
- https://openalex.org/W2609642167
- https://openalex.org/W2621039865
- https://openalex.org/W2626822723
- https://openalex.org/W2634481288
- https://openalex.org/W2754773960
- https://openalex.org/W2765786842
- https://openalex.org/W2804284378
- https://openalex.org/W2888152011
- https://openalex.org/W2889707822
- https://openalex.org/W2900603244
- https://openalex.org/W2920036103
- https://openalex.org/W2939115350
- https://openalex.org/W2946937918
- https://openalex.org/W2947083563
- https://openalex.org/W2951820374
- https://openalex.org/W2951912016
- https://openalex.org/W2964331340
- https://openalex.org/W2969502635
- https://openalex.org/W2969756230
- https://openalex.org/W2982216653
- https://openalex.org/W2983263940
- https://openalex.org/W2984991973
- https://openalex.org/W2996925409
- https://openalex.org/W2998915739
- https://openalex.org/W3000538227
- https://openalex.org/W3006136674
- https://openalex.org/W3013473507
- https://openalex.org/W3015010008
- https://openalex.org/W3017027276
- https://openalex.org/W3036319615
- https://openalex.org/W3038525416
- https://openalex.org/W3039259135
- https://openalex.org/W3047285765
- https://openalex.org/W3091578108
- https://openalex.org/W3112066646
- https://openalex.org/W3119219325
- https://openalex.org/W3120002959
- https://openalex.org/W3135272368
- https://openalex.org/W3161416543
- https://openalex.org/W3184290782
- https://openalex.org/W3188114145
- https://openalex.org/W3194435595
- https://openalex.org/W3194637839
- https://openalex.org/W3195696953
- https://openalex.org/W3206964916
- https://openalex.org/W3215783250
- https://openalex.org/W4200396986
- https://openalex.org/W4206241292
- https://openalex.org/W4212903522
- https://openalex.org/W4220710366
- https://openalex.org/W4244736178
- https://openalex.org/W999239296