Published December 13, 2012 | Version v1
Publication Open

Cloning of a Conserved Receptor-Like Protein Kinase Gene and Its Use as a Functional Marker for Homoeologous Group-2 Chromosomes of the Triticeae Species

Creators

  • 1. Rubber Research Institute
  • 2. Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences
  • 3. Nanjing Agricultural University
  • 4. State Key Laboratory of Plant Genomics
  • 5. Institute of Genetics and Developmental Biology
  • 6. Chinese Academy of Sciences

Description

Receptor-like kinases (RLKs) play broad biological roles in plants. We report on a conserved receptor-like protein kinase (RPK) gene from wheat and other Triticeae species. The TaRPK1 was isolated from the Triticum aestivum cv. Prins - Triticum timopheevii introgression line IGVI-465 carrying the powdery mildew resistance gene Pm6. The TaRPK1 was mapped to homoeologous chromosomes 2A (TaRPK1-2A), 2D (TaRPK1-2D) and the Pm6-carrier chromosome 2G (TaRPK1-2G) of IGVI-465. Under the tested conditions, only the TaRPK1-2G allele was actively transcribed, producing two distinct transcripts via alternative splicing. The predicted 424-amino acid protein of TaRPK1-2G contained a signal peptide, a transmembrane domain and an intracellular serine/threonine kinase domain, but lacked a typical extracellular domain. The expression of TaRPK1-2G gene was up-regulated upon the infection by Blumeria graminis f.sp. tritici (Bgt) and treatment with methyl jasmonate (MeJA), but down-regulated in response to treatments of SA and ABA. Over-expression of TaRPK1-2G in the powdery mildew susceptible wheat variety Prins by a transient expression assay showed that it slightly reduced the haustorium index of the infected Bgt. These data indicated that TaRPK1-2G participated in the defense response to Bgt infection and in the JA signaling pathway. Phylogenetic analysis indicated that TaRPK1-2G was highly conserved among plant species, and the amino acid sequence similarity of TaRPK1-2G among grass species was more than 86%. Based on its conservation, the RPK gene-based STS primers were designed, and used to amplify the RPK orthologs from the homoeologous group-2 chromosomes of all the tested Triticeae species, such as chromosome 2G of T. timopheevii, 2R of Secale cereale, 2H of Hordeum vulgare, 2S of Aegilops speltoides, 2S(l) of Ae. longissima, 2M(g) of Ae. geniculata, 2S(p) and 2U(p) of Ae. peregrina. The developed STS markers serve as conserved functional markers for the identification of homoeologous group-2 chromosomes of the Triticeae species.

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

Translated Description (Arabic)

تلعب الكينازات الشبيهة بالمستقبلات (RLKs) أدوارًا بيولوجية واسعة في النباتات. نقوم بالإبلاغ عن جين كيناز البروتين الشبيه بالمستقبلات المحفوظة (RPK) من القمح وأنواع Triticeae الأخرى. تم عزل TaRPK1 عن Triticum aestivum cv. برينس - خط دخول Triticum timopheevii IGVI -465 يحمل جين مقاومة العفن البودرة Pm6. تم تعيين TaRPK1 إلى الكروموسومات المتماثلة 2A (TaRPK1 -2A)، 2D (TaRPK1 -2D) والكروموسوم الناقل Pm6 2G (TaRPK1 -2G) من IGVI -465. في ظل الظروف التي تم اختبارها، تم نسخ أليل TaRPK1 -2G فقط بنشاط، مما أدى إلى إنتاج نسختين مختلفتين عبر الربط البديل. يحتوي بروتين الأحماض الأمينية 424 المتوقع من TaRPK1 -2G على ببتيد إشارة، ومجال عبر الغشاء ومجال كيناز سيرين/ثريونين داخل الخلايا، لكنه يفتقر إلى مجال نموذجي خارج الخلية. تم تنظيم التعبير عن جين TaRPK1 -2G عند العدوى بواسطة Blumeria graminis f.sp. tritici (Bgt) والعلاج باستخدام ميثيل جاسمونات (MeJA)، ولكن تم تنظيمه بشكل أقل استجابة لعلاجات SA و ABA. أظهر التعبير المفرط عن TaRPK1 -2G في مجموعة القمح المعرضة للعفن البودرة Prins عن طريق مقايسة تعبير عابرة أنه قلل قليلاً من مؤشر البستوريوم BGT المصاب. أشارت هذه البيانات إلى أن TaRPK1 -2G شارك في الاستجابة الدفاعية لعدوى BGT وفي مسار إشارات JA. أشار التحليل الوراثي إلى أن TaRPK1 -2G كان محفوظًا للغاية بين الأنواع النباتية، وكان تشابه تسلسل الأحماض الأمينية لـ TaRPK1 -2G بين أنواع العشب أكثر من 86 ٪. استنادًا إلى حفظها، تم تصميم بادئات STS القائمة على الجين RPK، واستخدامها لتضخيم مقاومات RPK من كروموسومات المجموعة 2 المتماثلة لجميع أنواع التريتسيات التي تم اختبارها، مثل الكروموسوم 2G من T. timopheevii، 2R من Secale cereale، 2H من Hordeum vulgare، 2S من Aegilops speltoides، 2S (l) من Ae. longissima، 2M (g) من Ae. geniculata، 2S (p) و 2U(p) من Ae. peregrina. تعمل علامات STS المطورة كعلامات وظيفية محفوظة لتحديد كروموسومات المجموعة 2 المتماثلة لأنواع Triticeae.

Translated Description (French)

Les kinases de type récepteur (RLK) jouent un rôle biologique important chez les plantes. Nous présentons un gène de protéine kinase de type récepteur (RPK) conservé chez le blé et d'autres espèces de Triticeae. Le TaRPK1 a été isolé à partir du Triticum aestivum cv. Lignée d'introgression Prins - Triticum timopheevii IGVI-465 portant le gène de résistance à l'oïdium Pm6. Le TaRPK1 a été cartographié sur les chromosomes homéologues 2A (TaRPK1-2A), 2D (TaRPK1-2D) et le chromosome porteur de Pm6 2G (TaRPK1-2G) de IGVI-465. Dans les conditions testées, seul l'allèle TaRPK1-2G a été activement transcrit, produisant deux transcrits distincts via un épissage alternatif. La protéine d'acide aminé 424 prédite de TaRPK1-2G contenait un peptide signal, un domaine transmembranaire et un domaine de sérine/thréonine kinase intracellulaire, mais manquait d'un domaine extracellulaire typique. L'expression du gène TaRPK1-2G a été régulée à la hausse lors de l'infection par Blumeria graminis f.sp. tritici (Bgt) et du traitement par le jasmonate de méthyle (MeJA), mais régulée à la baisse en réponse aux traitements de l'AS et de l'ABA. La surexpression de TaRPK1-2G dans la variété de blé sensible à l'oïdium Prins par un test d'expression transitoire a montré qu'elle réduisait légèrement l'indice d'haustorium du Bgt infecté. Ces données ont indiqué que TaRPK1-2G a participé à la réponse de défense à l'infection Bgt et à la voie de signalisation JA. L'analyse phylogénétique a indiqué que TaRPK1-2G était hautement conservé parmi les espèces végétales, et la similarité de séquence d'acides aminés de TaRPK1-2G parmi les espèces de graminées était supérieure à 86%. Sur la base de sa conservation, les amorces STS basées sur le gène RPK ont été conçues et utilisées pour amplifier les orthologues RPK des chromosomes homéologues du groupe 2 de toutes les espèces de Triticeae testées, telles que le chromosome 2G de T. timopheevii, 2R de Secale cereale, 2H d'Hordeum vulgare, 2S d'Aegilops speltoides, 2S(l) d'Ae. longissima, 2M(g) d'Ae. geniculata, 2S(p) et 2U(p) d'Ae. peregrina. Les marqueurs STS développés servent de marqueurs fonctionnels conservés pour l'identification des chromosomes homéologues du groupe 2 de l'espèce Triticeae.

Translated Description (Spanish)

Las cinasas similares a receptores (RLK) desempeñan amplias funciones biológicas en las plantas. Presentamos un gen conservado de proteína quinasa similar a un receptor (RPK) de trigo y otras especies de Triticeae. La TaRPK1 se aisló del Triticum aestivum cv. Prins - Línea de introgresión Triticum timopheevii IGVI-465 portadora del gen de resistencia al oídio Pm6. La TaRPK1 se mapeó en los cromosomas homólogos 2A (TaRPK1-2A), 2D (TaRPK1-2D) y el cromosoma portador de Pm6 2G (TaRPK1-2G) de IGVI-465. En las condiciones probadas, solo el alelo TaRPK1-2G se transcribió activamente, produciendo dos transcripciones distintas mediante corte y empalme alternativo. La proteína de 424 aminoácidos predicha de TaRPK1-2G contenía un péptido señal, un dominio transmembrana y un dominio intracelular de serina/treonina cinasa, pero carecía de un dominio extracelular típico. La expresión del gen TaRPK1-2G se reguló positivamente tras la infección por Blumeria graminis f.sp. tritici (Bgt) y el tratamiento con jasmonato de metilo (MeJA), pero se reguló negativamente en respuesta a los tratamientos de SA y ABA. La sobreexpresión de TaRPK1-2G en la variedad de trigo Prins susceptible al oídio mediante un ensayo de expresión transitoria mostró que reducía ligeramente el índice de haustorio de la Bgt infectada. Estos datos indicaron que TaRPK1-2G participó en la respuesta de defensa a la infección por Bgt y en la vía de señalización JA. El análisis filogenético indicó que TaRPK1-2G estaba altamente conservado entre las especies de plantas, y la similitud de la secuencia de aminoácidos de TaRPK1-2G entre las especies de gramíneas fue superior al 86%. En función de su conservación, se diseñaron LOS CEBADORES STS basados en el gen RPK y se utilizaron para amplificar los ortólogos RPK de los cromosomas homólogos del grupo 2 de todas las especies de Triticeae analizadas, como el cromosoma 2G de T. timopheevii, 2R de Secale cereale, 2H de Hordeum vulgare, 2S de Aegilops speltoides, 2S(l) de Ae. longissima, 2M(g) de Ae. geniculata, 2S(p) y 2U(p) de Ae. peregrina. Los marcadores STS desarrollados sirven como marcadores funcionales conservados para la identificación de cromosomas homólogos del grupo 2 de la especie Triticeae.

Files

journal.pone.0049718&type=printable.pdf

Files (582.1 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
md5:3b67836c2991f52711bd01404265de1c
582.1 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
استنساخ جين كيناز البروتين الشبيه بالمستقبلات المحفوظة واستخدامه كعلامة وظيفية للكروموسومات المتماثلة للمجموعة 2 من أنواع التريتيسات
Translated title (French)
Clonage d'un gène de protéine kinase de type récepteur conservé et son utilisation comme marqueur fonctionnel pour les chromosomes homéologues du groupe 2 de l'espèce Triticeae
Translated title (Spanish)
Clonación de un gen de proteína quinasa similar a un receptor conservado y su uso como marcador funcional para cromosomas homólogos del grupo 2 de la especie Triticeae

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2019976261
DOI
10.1371/journal.pone.0049718

Is supplement to
https://openalex.org/W4300082654 (Other)
https://openalex.org/W3188910987 (Other)
https://openalex.org/W3015761727 (Other)
https://openalex.org/W3001993809 (Other)
https://openalex.org/W2966508508 (Other)
https://openalex.org/W2794023320 (Other)
https://openalex.org/W2605082985 (Other)
https://openalex.org/W2368086296 (Other)
https://openalex.org/W2028984155 (Other)
https://openalex.org/W1559852032 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W11088154
  • https://openalex.org/W1515226261
  • https://openalex.org/W1565927203
  • https://openalex.org/W1660775824
  • https://openalex.org/W1972171731
  • https://openalex.org/W1974670959
  • https://openalex.org/W1984017573
  • https://openalex.org/W1991775443
  • https://openalex.org/W1992754483
  • https://openalex.org/W1994344749
  • https://openalex.org/W1996500351
  • https://openalex.org/W2003574745
  • https://openalex.org/W2023506303
  • https://openalex.org/W2026907934
  • https://openalex.org/W2028254759
  • https://openalex.org/W2032124374
  • https://openalex.org/W2040870350
  • https://openalex.org/W2040946657
  • https://openalex.org/W2068307748
  • https://openalex.org/W2073061930
  • https://openalex.org/W2075162549
  • https://openalex.org/W2077689651
  • https://openalex.org/W2077735774
  • https://openalex.org/W2083363780
  • https://openalex.org/W2092634261
  • https://openalex.org/W2095543674
  • https://openalex.org/W2103047784
  • https://openalex.org/W2107277218
  • https://openalex.org/W2110042203
  • https://openalex.org/W2111769691
  • https://openalex.org/W2114011479
  • https://openalex.org/W2116348004
  • https://openalex.org/W2135343365
  • https://openalex.org/W2140455347
  • https://openalex.org/W2143406588
  • https://openalex.org/W2151100808
  • https://openalex.org/W2152770371
  • https://openalex.org/W2156434383
  • https://openalex.org/W2157080481
  • https://openalex.org/W2165535624
  • https://openalex.org/W2175146729
  • https://openalex.org/W2361814779
  • https://openalex.org/W2411185559