Published November 21, 2019 | Version v1
Publication Open

Genome-wide identification and transcriptome profiling reveal that E3 ubiquitin ligase genes relevant to ethylene, auxin and abscisic acid are differentially expressed in the fruits of melting flesh and stony hard peach varieties

Creators

  • 1. Henan Agricultural University
  • 2. Zhengzhou Fruit Research Institute

Description

Abstract Background Ubiquitin ligases (E3) are the enzymes in the ubiquitin/26S proteasome pathway responsible for targeting proteins to the degradation pathway and play major roles in multiple biological activities. However, the E3 family and their functions are yet to be identified in the fruit of peach. Results In this study, genome-wide identification, classification and characterization of the E3 ligase genes within the genome of peach ( Prunus persica ) was carried out. In total, 765 E3 (PpE3) ligase genes were identified in the peach genome. The PpE3 ligase genes were divided into eight subfamilies according to the presence of known functional domains. The RBX subfamily was not detected in peach. The PpE3 ligase genes were not randomly distributed among the 8 chromosomes, with a greater concentration on the longer chromosomes. The primary mode of gene duplication of the PpE3 ligase genes was dispersed gene duplication (DSD). Four subgroups of the BTB subfamily never characterized before were newly identified in peach, namely BTBAND, BTBBL, BTBP and BTBAN. The expression patterns of the identified E3 ligase genes in two peach varieties that display different types of fruit softening (melting flesh, MF, and stony hard, SH) were analyzed at 4 different stages of ripening using Illumina technology. Among the 765 PpE3 ligase genes, 515 (67.3%) were expressed (FPKM > 1) in the fruit of either MF or SH during fruit ripening. In same-stage comparisons, 231 differentially expressed genes (DEGs) were identified between the two peach cultivars. The number of DEGs in each subfamily varied. Most DEGs were members of the BTB, F-box, U-box and RING subfamilies. PpE3 ligase genes predicted to be involved in ethylene, auxin, or ABA synthesis or signaling and DNA methylation were differentially regulated. Eight PpE3 ligase genes with possible roles in peach flesh texture and fruit ripening were discussed. Conclusions The results of this study provide useful information for further understanding the functional roles of the ubiquitin ligase genes in peach. The findings also provide the first clues that E3 ligase genes may function in the regulation of peach ripening.

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

Translated Description (Arabic)

خلفية مجردة يوبيكويتين ليغاسيس (E3) هي الإنزيمات في مسار بروتيزوم يوبيكويتين/26S المسؤولة عن استهداف البروتينات إلى مسار التحلل وتلعب أدوارًا رئيسية في الأنشطة البيولوجية المتعددة. ومع ذلك، لم يتم بعد تحديد عائلة E3 ووظائفها في ثمار الخوخ. النتائج في هذه الدراسة، تم تحديد وتصنيف وتوصيف جينات ليغاز E3 على مستوى الجينوم داخل جينوم الخوخ ( برونوس بيرسيكا ). في المجموع، تم تحديد 765 جين ليغاز E3 (PpE3) في جينوم الخوخ. تم تقسيم جينات الليغاز PpE3 إلى ثماني عائلات فرعية وفقًا لوجود مجالات وظيفية معروفة. لم يتم اكتشاف عائلة RBX الفرعية في الخوخ. لم يتم توزيع جينات ليغاز PpE3 بشكل عشوائي بين الكروموسومات الثمانية، مع تركيز أكبر على الكروموسومات الأطول. كان الوضع الأساسي لتكرار الجينات لجينات ليغاز PpE3 هو تكرار الجينات المشتتة (DSD). تم تحديد أربع مجموعات فرعية من فصيلة BTB الفرعية التي لم يتم تمييزها من قبل في الخوخ، وهي BTBAND و BTBBL و BTBP و BTBAN. تم تحليل أنماط التعبير عن جينات الليغاز E3 المحددة في صنفين من الخوخ يعرضان أنواعًا مختلفة من تليين الفاكهة (ذوبان اللحم، MF، والحجر الصلب، SH) في 4 مراحل مختلفة من النضج باستخدام تقنية Illumina. من بين 765 جين ليغاز PpE3، تم التعبير عن 515 (67.3 ٪) (FPKM > 1) في ثمرة إما MF أو SH أثناء نضج الفاكهة. في المقارنات في نفس المرحلة، تم تحديد 231 جينًا معبرًا عنها بشكل تفاضلي (DEGs) بين صنفين من أصناف الخوخ. اختلف عدد DEGs في كل عائلة فرعية. كانت معظم DEGs أعضاء في العائلات الفرعية BTB و F - box و U - box و RING. من المتوقع أن تشارك جينات الليغاز PpE3 في تخليق الإيثيلين أو الأوكسين أو ABA أو إرسال الإشارات وتم تنظيم مثيلة الحمض النووي بشكل تفاضلي. تمت مناقشة ثمانية جينات ليغاز PpE3 مع أدوار محتملة في نسيج لحم الخوخ ونضج الفاكهة. الاستنتاجات توفر نتائج هذه الدراسة معلومات مفيدة لمزيد من الفهم للأدوار الوظيفية لجينات يوبيكويتين ليغاز في الخوخ. توفر النتائج أيضًا الدلائل الأولى على أن جينات الليغاز E3 قد تعمل في تنظيم نضج الخوخ.

Translated Description (French)

Résumé Contexte Les ubiquitines ligases (E3) sont les enzymes de la voie ubiquitine/protéasome 26S responsables du ciblage des protéines vers la voie de dégradation et jouent des rôles majeurs dans de multiples activités biologiques. Cependant, la famille E3 et ses fonctions ne sont pas encore identifiées dans le fruit de la pêche. Résultats Dans cette étude, l'identification, la classification et la caractérisation à l'échelle du génome des gènes de la ligase E3 au sein du génome de la pêche ( Prunus persica ) ont été réalisées. Au total, 765 gènes de la ligase E3 (PpE3) ont été identifiés dans le génome de la pêche. Les gènes de la ligase PpE3 ont été divisés en huit sous-familles en fonction de la présence de domaines fonctionnels connus. La sous-famille RBX n'a pas été détectée dans Peach. Les gènes de la ligase PpE3 n'étaient pas distribués au hasard parmi les 8 chromosomes, avec une plus grande concentration sur les chromosomes plus longs. Le mode principal de duplication génique des gènes de la ligase PpE3 était la duplication génique dispersée (DSD). Quatre sous-groupes de la sous-famille BTB jamais caractérisés auparavant ont été nouvellement identifiés chez Peach, à savoir BTBAND, BTBBL, BTBP et BTBAN. Les modèles d'expression des gènes de ligase E3 identifiés dans deux variétés de pêches qui présentent différents types d'adoucissement des fruits (chair fondante, MF, et dur pierreux, SH) ont été analysés à 4 stades différents de maturation en utilisant la technologie Illumina. Parmi les 765 gènes de la ligase PpE3, 515 (67,3 %) ont été exprimés (FPKM > 1) dans le fruit de MF ou de SH pendant la maturation des fruits. Dans des comparaisons de même stade, 231 gènes exprimés différemment (DEG) ont été identifiés entre les deux cultivars de pêche. Le nombre de DEG dans chaque sous-famille variait. La plupart des DEG étaient membres des sous-familles BTB, F-box, U-box et RING. Les gènes de la ligase PpE3 susceptibles d'être impliqués dans la synthèse ou la signalisation de l'éthylène, de l'auxine ou de l'ABA et la méthylation de l'ADN ont été régulés de manière différentielle. Huit gènes de la ligase PpE3 ayant des rôles possibles dans la texture de la chair de la pêche et la maturation des fruits ont été discutés. Conclusions Les résultats de cette étude fournissent des informations utiles pour mieux comprendre les rôles fonctionnels des gènes de l'ubiquitine ligase dans la pêche. Les résultats fournissent également les premiers indices que les gènes de la ligase E3 peuvent fonctionner dans la régulation de la maturation des pêches.

Translated Description (Spanish)

Resumen Antecedentes Las ubiquitina ligasas (E3) son las enzimas en la ruta del proteasoma ubiquitina/26S responsables de dirigir las proteínas a la ruta de degradación y desempeñan papeles importantes en múltiples actividades biológicas. Sin embargo, la familia E3 y sus funciones aún no se han identificado en el fruto del melocotón. Resultados En este estudio, se llevó a cabo la identificación, clasificación y caracterización de todo el genoma de los genes de la ligasa E3 dentro del genoma del melocotón ( Prunus persica ). En total, se identificaron 765 genes de ligasa E3 (PpE3) en el genoma del melocotón. Los genes de la ligasa PpE3 se dividieron en ocho subfamilias de acuerdo con la presencia de dominios funcionales conocidos. No se detectó la subfamilia RBX en melocotón. Los genes de la ligasa PpE3 no se distribuyeron aleatoriamente entre los 8 cromosomas, con una mayor concentración en los cromosomas más largos. El modo principal de duplicación génica de los genes de la ligasa PpE3 fue la duplicación génica dispersa (DSD). Cuatro subgrupos de la subfamilia BtB nunca antes caracterizados se identificaron recientemente en Peach, a saber, BTBAND, BTBBL, BTBP y BTBAN. Los patrones de expresión de los genes de ligasa E3 identificados en dos variedades de melocotón que muestran diferentes tipos de ablandamiento de la fruta (carne fundida, MF y dura pétrea, SH) se analizaron en 4 etapas diferentes de maduración utilizando la tecnología Illumina. Entre los 765 genes de ligasa PpE3, 515 (67,3%) se expresaron (FPKM > 1) en el fruto de MF o SH durante la maduración del fruto. En comparaciones de la misma etapa, se identificaron 231 genes expresados diferencialmente (DEG) entre los dos cultivares de melocotón. El número de DEG en cada subfamilia varió. La mayoría de los DEG eran miembros de las subfamilias BtB, F-box, U-box y RING. Los genes de la ligasa PpE3 que se predijo que estaban involucrados en la síntesis o señalización de etileno, auxina o ABA y la metilación del ADN estaban regulados diferencialmente. Se discutieron ocho genes de ligasa PpE3 con posibles roles en la textura de la pulpa del melocotón y la maduración de la fruta. Conclusiones Los resultados de este estudio proporcionan información útil para comprender mejor las funciones de los genes de la ubiquitina ligasa en el melocotón. Los hallazgos también proporcionan las primeras pistas de que los genes de la ligasa E3 pueden funcionar en la regulación de la maduración del melocotón.

Files

s12864-019-6258-0.pdf

Files (4.2 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:ebdfdfa0459cc2abc526801b5b2d6c51
4.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
يكشف التحديد على مستوى الجينوم وتنميط النسخ أن جينات ليغاز يوبيكويتين E3 ذات الصلة بالإيثيلين والأوكسين وحمض الأبسيسيك يتم التعبير عنها بشكل تفاضلي في ثمار ذوبان اللحم وأنواع الخوخ الصلبة الصخرية
Translated title (French)
L'identification à l'échelle du génome et le profilage du transcriptome révèlent que les gènes de l'ubiquitine ligase E3 pertinents pour l'éthylène, l'auxine et l'acide abscissique sont exprimés différemment dans les fruits de la chair fondante et des variétés de pêches dures pierreuses
Translated title (Spanish)
La identificación de todo el genoma y el perfil del transcriptoma revelan que los genes de la ubiquitina ligasa E3 relevantes para el etileno, la auxina y el ácido abscísico se expresan diferencialmente en los frutos de las variedades de carne fundida y durazno duro pedregoso

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2991600276
DOI
10.1186/s12864-019-6258-0

Is supplement to
https://openalex.org/W4233500668 (Other)
https://openalex.org/W2393426762 (Other)
https://openalex.org/W2122223946 (Other)
https://openalex.org/W2084813257 (Other)
https://openalex.org/W2081127504 (Other)
https://openalex.org/W2069695727 (Other)
https://openalex.org/W2045929470 (Other)
https://openalex.org/W1996185163 (Other)
https://openalex.org/W1977867163 (Other)
https://openalex.org/W1974145978 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1507285061
  • https://openalex.org/W1754425562
  • https://openalex.org/W1903303239
  • https://openalex.org/W1932234349
  • https://openalex.org/W1955276614
  • https://openalex.org/W1964252058
  • https://openalex.org/W1971429352
  • https://openalex.org/W1973628414
  • https://openalex.org/W1986231933
  • https://openalex.org/W1991443411
  • https://openalex.org/W2005870103
  • https://openalex.org/W2007908512
  • https://openalex.org/W2011035705
  • https://openalex.org/W2012356760
  • https://openalex.org/W2015681884
  • https://openalex.org/W2020134788
  • https://openalex.org/W2022908372
  • https://openalex.org/W2024246509
  • https://openalex.org/W2024708232
  • https://openalex.org/W2033759019
  • https://openalex.org/W2034662568
  • https://openalex.org/W2036250483
  • https://openalex.org/W2038186997
  • https://openalex.org/W2047209680
  • https://openalex.org/W2052368253
  • https://openalex.org/W2059569140
  • https://openalex.org/W2060531604
  • https://openalex.org/W2065898768
  • https://openalex.org/W2078856281
  • https://openalex.org/W2079761740
  • https://openalex.org/W2086511931
  • https://openalex.org/W2088376876
  • https://openalex.org/W2088377890
  • https://openalex.org/W2090820108
  • https://openalex.org/W2095903088
  • https://openalex.org/W2106548896
  • https://openalex.org/W2106864081
  • https://openalex.org/W2112039810
  • https://openalex.org/W2112586165
  • https://openalex.org/W2117543773
  • https://openalex.org/W2120541941
  • https://openalex.org/W2123279903
  • https://openalex.org/W2131750171
  • https://openalex.org/W2134530230
  • https://openalex.org/W2137504876
  • https://openalex.org/W2139723084
  • https://openalex.org/W2140729960
  • https://openalex.org/W2141329235
  • https://openalex.org/W2141458291
  • https://openalex.org/W2147576181
  • https://openalex.org/W2150460359
  • https://openalex.org/W2152207030
  • https://openalex.org/W2154004239
  • https://openalex.org/W2159398785
  • https://openalex.org/W2159956236
  • https://openalex.org/W2163258656
  • https://openalex.org/W2171122839
  • https://openalex.org/W2216510882
  • https://openalex.org/W2264686534
  • https://openalex.org/W2332404854
  • https://openalex.org/W2338214077
  • https://openalex.org/W2428999458
  • https://openalex.org/W2474889919
  • https://openalex.org/W2512038737
  • https://openalex.org/W2525604725
  • https://openalex.org/W2587627234
  • https://openalex.org/W2605572765
  • https://openalex.org/W2746620252
  • https://openalex.org/W2885467158
  • https://openalex.org/W2894575700
  • https://openalex.org/W2906043350
  • https://openalex.org/W2913611918