Published February 7, 2018 | Version v1
Publication Open

Genome-Wide Study of YABBY Genes in Upland Cotton and Their Expression Patterns under Different Stresses

Creators

  • 1. Xinjiang Agricultural University
  • 2. Chinese Academy of Agricultural Sciences

Description

Members of the YABBY gene family, a small plant-specific family of genes, have been proposed to function in specifying abaxial cell fate. Although to date little has been learned about cotton YABBY genes, completion of the cotton genome enables a comprehensive genome-wide analysis of YABBY genes in cotton. Here, a total of 12, 12, and 23 YABBY genes were identified in Gossypium arboreum (2n = 26, A2), G. raimondii (2n = 26, D5), and G. hirsutum (2n = 4x = 52, [AD]t), respectively. Sequence analysis showed that the N-terminal zinc-finger and C-terminal YABBY domains in YABBY proteins are highly conserved among cotton, Arabidopsis, and rice. Eighty-five genes from eight sequenced species naturally clustered into five groups, and the YAB2-like group could be divided into three sub-groups, indicating that YABBYs are highly conserved among the examined species. Orthologs from the At and Dt sub-genomes (where "t" indicates tetraploid) showed good collinearity, indicating that YABBY loci are highly conserved between these two sub-genomes. Whole-genome duplication was the primary cause of upland cotton YABBY gene expansion, segmental duplication played important roles in YABBY gene expansion within the At and Dt sub-genomes, and the YAB5-like group was mainly generated by segmental duplication. The long-terminal repeat retroelements Copia and Gypsy were identified as major transposable elements accompanying the appearance of duplicated YABBY genes, suggesting that transposable element expansion might be involved in gene duplication. Selection pressure analyses using PAML revealed that relaxed purifying selection might be the main impetus during evolution of YABBY genes in the examined species. Furthermore, exon/intron pattern and motif analyses indicated that genes within the same group were significantly conserved between Arabidopsis and cotton. In addition, the expression patterns in different tissues suggest that YABBY proteins may play roles in ovule development because YABBYs are highly expressed in ovules. The expression pattern of YABBY genes showed that approximately half of the YABBYs were down-regulated under different stress treatments. Collectively, our results represent a comprehensive genome-wide study of the YABBY gene family, which should be helpful in further detailed studies on the gene function and evolution of YABBY genes in cotton.

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

Translated Description (Arabic)

تم اقتراح أعضاء من عائلة جين YABBY، وهي عائلة جينات صغيرة خاصة بالنبات، للعمل في تحديد مصير الخلية المحورية. على الرغم من أنه لم يتم حتى الآن معرفة سوى القليل عن جينات YABBY القطنية، إلا أن إكمال جينوم القطن يتيح إجراء تحليل شامل على مستوى الجينوم لجينات YABBY في القطن. هنا، تم تحديد ما مجموعه 12 و 12 و 23 جين YABBY في مشتل Gossypium (2n = 26، A2)، G. raimondii (2n = 26، D5)، و G. hirsutum (2n = 4x = 52، [AD]t)، على التوالي. أظهر تحليل التسلسل أن نطاقات N - terminal zinc - finger و C - terminal YABBY في بروتينات YABBY محفوظة بشكل كبير بين القطن و Arabidopsis والأرز. خمسة وثمانون جينًا من ثمانية أنواع متسلسلة تتجمع بشكل طبيعي في خمس مجموعات، ويمكن تقسيم المجموعة الشبيهة بـ YAB2 إلى ثلاث مجموعات فرعية، مما يشير إلى أن YABBYs محفوظة بشكل كبير بين الأنواع التي تم فحصها. أظهرت العواميد من الجينومات الفرعية At و Dt (حيث تشير "t" إلى رباعي الصيغة الصبغية) تلاؤمًا جيدًا، مما يشير إلى أن مواقع YABBY محفوظة بشكل كبير بين هذين الجينومين الفرعيين. كان ازدواج الجينوم الكامل هو السبب الرئيسي لتوسع جين YABBY للقطن المرتفع، ولعبت الازدواجية القطاعية أدوارًا مهمة في توسع جين YABBY داخل الجينوم الفرعي At و DT، وتم إنشاء المجموعة الشبيهة بـ YAB5 بشكل أساسي من خلال الازدواجية القطاعية. تم تحديد العناصر الرجعية المتكررة طويلة الأجل Copia و Gypsy كعناصر رئيسية قابلة للنقل مصاحبة لظهور جينات YABBY المكررة، مما يشير إلى أن توسع العنصر القابل للنقل قد يكون متورطًا في ازدواجية الجينات. كشفت تحليلات ضغط الاختيار باستخدام PAML أن اختيار التنقية المريح قد يكون الدافع الرئيسي أثناء تطور جينات YABBY في الأنواع التي تم فحصها. علاوة على ذلك، أشارت تحليلات نمط وعزر الإكسون/الإنترون إلى أن الجينات داخل نفس المجموعة كانت محفوظة بشكل كبير بين الأرابيدوبسيس والقطن. بالإضافة إلى ذلك، تشير أنماط التعبير في الأنسجة المختلفة إلى أن بروتينات YABBY قد تلعب أدوارًا في تطور البويضات لأن YABBYs يتم التعبير عنها بشكل كبير في البويضات. أظهر نمط التعبير عن جينات YABBY أن ما يقرب من نصف YABBYs تم تخفيض تنظيمها تحت علاجات الإجهاد المختلفة. بشكل جماعي، تمثل نتائجنا دراسة شاملة على مستوى الجينوم لعائلة جين YABBY، والتي يجب أن تكون مفيدة في مزيد من الدراسات التفصيلية حول وظيفة الجين وتطور جينات YABBY في القطن.

Translated Description (French)

Il a été proposé que les membres de la famille de gènes YABBY, une petite famille de gènes spécifiques aux plantes, fonctionnent pour spécifier le destin des cellules abaxiales. Bien qu'à ce jour, on ait peu appris sur les gènes YABBY du coton, l'achèvement du génome du coton permet une analyse complète à l'échelle du génome des gènes YABBY dans le coton. Ici, un total de 12, 12 et 23 gènes YABBY ont été identifiés chez Gossypium arboreum (2n = 26, A2), G. raimondii (2n = 26, D5) et G. hirsutum (2n = 4x = 52, [AD]t), respectivement. L'analyse de séquence a montré que les domaines YABBY N-terminaux à doigt de zinc et C-terminaux dans les protéines YABBY sont hautement conservés parmi le coton, l'Arabidopsis et le riz. Quatre-vingt-cinq gènes de huit espèces séquencées sont naturellement regroupés en cinq groupes, et le groupe de type YAB2 pourrait être divisé en trois sous-groupes, ce qui indique que les YABBY sont hautement conservés parmi les espèces examinées. Les orthologues des sous-génomes At et Dt (où « t » indique tétraploïde) ont montré une bonne colinéarité, indiquant que les loci YABBY sont très conservés entre ces deux sous-génomes. La duplication du génome entier était la principale cause de l'expansion du gène YABBY du coton des hautes terres, la duplication segmentaire jouait un rôle important dans l'expansion du gène YABBY dans les sous-génomes At et Dt, et le groupe de type YAB5 était principalement généré par la duplication segmentaire. Les rétroéléments répétés à terminaison longue Copia et Gypsy ont été identifiés comme des éléments transposables majeurs accompagnant l'apparition de gènes YABBY dupliqués, suggérant que l'expansion des éléments transposables pourrait être impliquée dans la duplication des gènes. Les analyses de pression de sélection utilisant PAML ont révélé que la sélection purifiante relâchée pourrait être l'impulsion principale au cours de l'évolution des gènes YABBY chez les espèces examinées. De plus, les analyses des motifs et des motifs des exon/introns ont indiqué que les gènes au sein du même groupe étaient significativement conservés entre Arabidopsis et le coton. En outre, les modèles d'expression dans différents tissus suggèrent que les protéines YABBY peuvent jouer un rôle dans le développement des ovules, car les YABBY sont fortement exprimés dans les ovules. Le modèle d'expression des gènes YABBY a montré qu'environ la moitié des YABBY étaient régulés à la baisse sous différents traitements du stress. Collectivement, nos résultats représentent une étude complète à l'échelle du génome de la famille de gènes YABBY, qui devrait être utile dans d'autres études détaillées sur la fonction des gènes et l'évolution des gènes YABBY dans le coton.

Translated Description (Spanish)

Se ha propuesto que los miembros de la familia de genes YABBY, una pequeña familia de genes específicos de plantas, funcionan para especificar el destino de las células abaxiales. Aunque hasta la fecha se ha aprendido poco sobre los genes YABBY del algodón, la finalización del genoma del algodón permite un análisis exhaustivo de todo el genoma de los genes YABBY en el algodón. Aquí, se identificaron un total de 12, 12 y 23 genes YABBY en Gossypium arboreum (2n = 26, A2), G. raimondii (2n = 26, D5) y G. hirsutum (2n = 4x = 52, [AD]t), respectivamente. El análisis de secuencia mostró que los dominios YABBY de dedo de zinc N-terminal y C-terminal en las proteínas YABBY están altamente conservados entre el algodón, Arabidopsis y el arroz. Ochenta y cinco genes de ocho especies secuenciadas se agruparon naturalmente en cinco grupos, y el grupo similar a YAB2 podría dividirse en tres subgrupos, lo que indica que los YABBY están altamente conservados entre las especies examinadas. Los ortólogos de los subgenomas At y Dt (donde "t" indica tetraploide) mostraron una buena colinealidad, lo que indica que los loci YABBY están altamente conservados entre estos dos subgenomas. La duplicación del genoma completo fue la causa principal de la expansión del gen YABBY del algodón de las tierras altas, la duplicación segmentaria desempeñó un papel importante en la expansión del gen YABBY dentro de los subgenomas At y Dt, y el grupo similar a YAB5 se generó principalmente por duplicación segmentaria. Los retroelementos de repetición de terminal largo Copia y Gypsy se identificaron como los principales elementos transponibles que acompañan la aparición de genes YABBY duplicados, lo que sugiere que la expansión del elemento transponible podría estar involucrada en la duplicación de genes. Los análisis de presión de selección utilizando PAML revelaron que la selección purificadora relajada podría ser el principal impulso durante la evolución de los genes YABBY en las especies examinadas. Además, los análisis de patrones y motivos de exones/intrones indicaron que los genes dentro del mismo grupo se conservaron significativamente entre Arabidopsis y el algodón. Además, los patrones de expresión en diferentes tejidos sugieren que las proteínas YABBY pueden desempeñar un papel en el desarrollo de los óvulos porque los YABBY se expresan altamente en los óvulos. El patrón de expresión de los genes YABBY mostró que aproximadamente la mitad de los YABBY estaban regulados negativamente bajo diferentes tratamientos de estrés. En conjunto, nuestros resultados representan un estudio exhaustivo de todo el genoma de la familia de genes YABBY, que debería ser útil en estudios más detallados sobre la función génica y la evolución de los genes YABBY en el algodón.

Files

pdf.pdf

Files (8.4 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
md5:6dbb3a512d8594cf7197f91591fe66e9
8.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
دراسة على نطاق الجينوم لجينات YABBY في القطن المرتفع وأنماط تعبيرها تحت ضغوط مختلفة
Translated title (French)
Étude à l'échelle du génome des gènes YABBY dans le coton des hautes terres et leurs schémas d'expression sous différents stress
Translated title (Spanish)
Estudio de todo el genoma de los genes YABBY en algodón de tierras altas y sus patrones de expresión bajo diferentes tensiones

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2791841747
DOI
10.3389/fgene.2018.00033

Is supplement to
https://openalex.org/W887051207 (Other)
https://openalex.org/W4328050637 (Other)
https://openalex.org/W4236246458 (Other)
https://openalex.org/W2996070957 (Other)
https://openalex.org/W2152231790 (Other)
https://openalex.org/W2082641564 (Other)
https://openalex.org/W2053969879 (Other)
https://openalex.org/W1971369643 (Other)
https://openalex.org/W1970221653 (Other)
https://openalex.org/W1914610732 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1533274286
  • https://openalex.org/W1706386979
  • https://openalex.org/W1884228990
  • https://openalex.org/W1935406826
  • https://openalex.org/W1948722685
  • https://openalex.org/W1966585515
  • https://openalex.org/W1972053213
  • https://openalex.org/W1976182511
  • https://openalex.org/W1976215839
  • https://openalex.org/W1978339777
  • https://openalex.org/W1981618829
  • https://openalex.org/W2004149738
  • https://openalex.org/W2012654528
  • https://openalex.org/W2024860925
  • https://openalex.org/W2033611197
  • https://openalex.org/W2037175486
  • https://openalex.org/W2038574100
  • https://openalex.org/W2043065286
  • https://openalex.org/W2043991142
  • https://openalex.org/W2044545699
  • https://openalex.org/W2046043641
  • https://openalex.org/W2046183549
  • https://openalex.org/W2063796938
  • https://openalex.org/W2072676426
  • https://openalex.org/W2078569485
  • https://openalex.org/W2080458629
  • https://openalex.org/W2082330286
  • https://openalex.org/W2087658110
  • https://openalex.org/W2088769441
  • https://openalex.org/W2092026879
  • https://openalex.org/W2093776734
  • https://openalex.org/W2097718731
  • https://openalex.org/W2098070331
  • https://openalex.org/W2100305481
  • https://openalex.org/W2100398195
  • https://openalex.org/W2100401440
  • https://openalex.org/W2101291993
  • https://openalex.org/W2106654034
  • https://openalex.org/W2108723978
  • https://openalex.org/W2110335151
  • https://openalex.org/W2113762180
  • https://openalex.org/W2118970397
  • https://openalex.org/W2118972531
  • https://openalex.org/W2119205648
  • https://openalex.org/W2121634157
  • https://openalex.org/W2122954888
  • https://openalex.org/W2125615108
  • https://openalex.org/W2126097557
  • https://openalex.org/W2127490915
  • https://openalex.org/W2137455182
  • https://openalex.org/W2142008808
  • https://openalex.org/W2144418573
  • https://openalex.org/W2144430955
  • https://openalex.org/W2144897095
  • https://openalex.org/W2145389052
  • https://openalex.org/W2145656045
  • https://openalex.org/W2146047706
  • https://openalex.org/W2147695096
  • https://openalex.org/W2150368598
  • https://openalex.org/W2157882076
  • https://openalex.org/W2158266834
  • https://openalex.org/W2158804744
  • https://openalex.org/W2159038577
  • https://openalex.org/W2161391264
  • https://openalex.org/W2162064534
  • https://openalex.org/W2162826559
  • https://openalex.org/W2167737093
  • https://openalex.org/W2170984819
  • https://openalex.org/W2177214681
  • https://openalex.org/W2207640765
  • https://openalex.org/W2236621045
  • https://openalex.org/W2311203695
  • https://openalex.org/W2411017948
  • https://openalex.org/W2592273337
  • https://openalex.org/W2593034355
  • https://openalex.org/W2604091807
  • https://openalex.org/W2618599977
  • https://openalex.org/W2724881463
  • https://openalex.org/W2729108643
  • https://openalex.org/W2735450360
  • https://openalex.org/W2745753479
  • https://openalex.org/W2753347784
  • https://openalex.org/W2768729035
  • https://openalex.org/W2771962008
  • https://openalex.org/W3080997834