Published March 22, 2022 | Version v1
Publication Open

Genome-wide characterization and expression analysis of Erf gene family in cotton

Creators

  • 1. Zhengzhou University
  • 2. Cotton Research Institute
  • 3. University of Agriculture Faisalabad
  • 4. University of Lahore
  • 5. University of Faisalabad

Description

AP2/ERF transcription factors are important in a variety of biological activities, including plant growth, development, and responses to biotic and abiotic stressors. However, little study has been done on cotton's AP2/ERF genes, although cotton is an essential fibre crop. We were able to examine the tissue and expression patterns of AP2/ERF genes in cotton on a genome-wide basis because of the recently published whole genome sequence of cotton. Genome-wide analysis of ERF gene family within two diploid species (G. arboreum & G. raimondii) and two tetraploid species (G. barbadense, G. hirsutum) was performed.A total of 118, 120, 213, 220 genes containing the sequence of single AP2 domain were identified in G. arboreum, G. raimondii, G. barbadense and G. hirsutum respectively. The identified genes were unevenly distributed across 13/26 chromosomes of A and D genomes of cotton. Synteny and collinearity analysis revealed that segmental duplications may have played crucial roles in the expansion of the cotton ERF gene family, as well as tandem duplications played a minor role. Cis-acting elements of the promoter sites of Ghi-ERFs genes predict the involvement in multiple hormone responses and abiotic stresses. Transcriptome and qRT-PCR analysis revealed that Ghi-ERF-2D.6, Ghi-ERF-12D.13, Ghi-ERF-6D.1, Ghi-ERF-7A.6 and Ghi-ERF-11D.5 are candidate genes against salinity tolerance in upland cotton.Overwhelmingly, the present study paves the way to better understand the evolution of cotton ERF genes and lays a foundation for future investigation of ERF genes in improving salinity stress tolerance in cotton.

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

Translated Description (Arabic)

عوامل النسخ AP2/ERF مهمة في مجموعة متنوعة من الأنشطة البيولوجية، بما في ذلك نمو النبات وتطوره والاستجابات للضغوط الحيوية واللاأحيائية. ومع ذلك، لم يتم إجراء سوى القليل من الدراسات على جينات AP2/ERF للقطن، على الرغم من أن القطن هو محصول ألياف أساسي. تمكنا من فحص أنسجة وأنماط تعبير جينات AP2/ERF في القطن على نطاق الجينوم بسبب تسلسل الجينوم الكامل المنشور مؤخرًا للقطن. تم إجراء تحليل على مستوى الجينوم لعائلة جين ERF داخل جنسين ثنائيي الصيغة الصبغية (G. arboreum & G. raimondii) وجنسين رباعيي الصيغة الصبغية (G. barbadense، G. hirsutum). تم تحديد ما مجموعه 118، 120، 213، 220 جينًا تحتوي على تسلسل مجال AP2 الفردي في G. arboreum، G. raimondii، G. barbadense و G. hirsutum على التوالي. تم توزيع الجينات المحددة بشكل غير متساوٍ عبر 13/26 كروموسوم من جينوم A و D من القطن. كشف تحليل التوافقية والترابطية الخطية أن الازدواجية القطاعية ربما لعبت أدوارًا حاسمة في توسيع الأسرة الجينية للقطن، بالإضافة إلى أن الازدواجية الترادفية لعبت دورًا ثانويًا. تتنبأ العناصر المؤثرة على Cis في المواقع المعززة لجينات Ghi - ERFs بالمشاركة في استجابات هرمونية متعددة وإجهادات غير حيوية. كشف تحليل Transcriptome و qRT - PCR أن Ghi - ERF-2D.6 و Ghi - ERF-12D.13 و Ghi - ERF-6D.1 و Ghi - ERF-7A.6 و Ghi - ERF-11D.5 هي جينات مرشحة ضد تحمل الملوحة في القطن المرتفع. بشكل كبير، تمهد الدراسة الحالية الطريق لفهم أفضل لتطور جينات ERF للقطن وتضع أساسًا للتحقيق المستقبلي لجينات ERF في تحسين تحمل إجهاد الملوحة في القطن.

Translated Description (French)

Les facteurs de transcription AP2/ERF sont importants dans une variété d'activités biologiques, y compris la croissance des plantes, le développement et les réponses aux facteurs de stress biotiques et abiotiques. Cependant, peu d'études ont été faites sur les gènes AP2/ERF du coton, bien que le coton soit une culture de fibres essentielle. Nous avons pu examiner les tissus et les modèles d'expression des gènes AP2/ERF dans le coton à l'échelle du génome en raison de la séquence du génome entier du coton récemment publiée. Une analyse à l'échelle du génome de la famille de gènes ERF chez deux espèces diploïdes (G. arboreum et G. raimondii) et deux espèces tétraploïdes (G. barbadense, G. hirsutum) a été effectuée. Un total de 118, 120, 213, 220 gènes contenant la séquence du domaine AP2 unique ont été identifiés chez G. arboreum, G. raimondii, G. barbadense et G. hirsutum respectivement. Les gènes identifiés étaient inégalement répartis sur 13/26 chromosomes des génomes A et D du coton. L'analyse de la synténie et de la colinéarité a révélé que les duplications segmentaires peuvent avoir joué un rôle crucial dans l'expansion de la famille des gènes ERF du coton, ainsi que les duplications en tandem ont joué un rôle mineur. Les éléments agissant en cis des sites promoteurs des gènes Ghi-ERF prédisent l'implication dans les réponses hormonales multiples et les stress abiotiques. L'analyse du transcriptome et de la qRT-PCR a révélé que Ghi-ERF-2D.6, Ghi-ERF-12D.13, Ghi-ERF-6D.1, Ghi-ERF-7A.6 et Ghi-ERF-11D.5 sont des gènes candidats contre la tolérance à la salinité dans le coton des hautes terres. La présente étude ouvre la voie à une meilleure compréhension de l'évolution des gènes ERF du coton et jette les bases d'une étude future des gènes ERF dans l'amélioration de la tolérance au stress de la salinité dans le coton.

Translated Description (Spanish)

Los factores de transcripción AP2/ERF son importantes en una variedad de actividades biológicas, incluido el crecimiento de las plantas, el desarrollo y las respuestas a los factores estresantes bióticos y abióticos. Sin embargo, se han realizado pocos estudios sobre los genes AP2/ERF del algodón, aunque el algodón es un cultivo de fibra esencial. Pudimos examinar el tejido y los patrones de expresión de los genes AP2/ERF en el algodón en todo el genoma debido a la secuencia del genoma completo del algodón recientemente publicada. Se realizó un análisis de todo el genoma de la familia de genes ERF dentro de dos especies diploides (G. arboreum y G. raimondii) y dos especies tetraploides (G. barbadense, G. hirsutum). Se identificaron un total de 118, 120, 213, 220 genes que contenían la secuencia de un solo dominio AP2 en G. arboreum, G. raimondii, G. barbadense y G. hirsutum, respectivamente. Los genes identificados se distribuyeron de manera desigual en 13/26 cromosomas de los genomas A y D del algodón. El análisis de sintenia y colinealidad reveló que las duplicaciones segmentarias pueden haber desempeñado un papel crucial en la expansión de la familia de genes ERF del algodón, así como las duplicaciones en tándem desempeñaron un papel menor. Los elementos que actúan en cis de los sitios promotores de los genes Ghi-ERF predicen la participación en múltiples respuestas hormonales y tensiones abióticas. El análisis del transcriptoma y qRT-PCR reveló que Ghi-ERF-2D.6, Ghi-ERF-12D.13, Ghi-ERF-6D.1, Ghi-ERF-7A.6 y Ghi-ERF-11D.5 son genes candidatos contra la tolerancia a la salinidad en el algodón de tierras altas. De manera abrumadora, el presente estudio allana el camino para comprender mejor la evolución de los genes ERF del algodón y sienta las bases para futuras investigaciones de los genes ERF para mejorar la tolerancia al estrés por salinidad en el algodón.

Files

s12870-022-03521-z.pdf

Files (18.1 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
md5:17594ddfcdaae0b33f641349428d01c0
18.1 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
توصيف الجينوم على نطاق واسع وتحليل التعبير عن عائلة الجينات ERF في القطن
Translated title (French)
Caractérisation à l'échelle du génome et analyse de l'expression de la famille de gènes Erf dans le coton
Translated title (Spanish)
Caracterización de todo el genoma y análisis de expresión de la familia de genes Erf en algodón

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4220689765
DOI
10.1186/s12870-022-03521-z

Is supplement to
https://openalex.org/W4379880091 (Other)
https://openalex.org/W4319602325 (Other)
https://openalex.org/W4224214792 (Other)
https://openalex.org/W3189355282 (Other)
https://openalex.org/W3180516083 (Other)
https://openalex.org/W3111346620 (Other)
https://openalex.org/W3089873148 (Other)
https://openalex.org/W3037741393 (Other)
https://openalex.org/W2957809884 (Other)
https://openalex.org/W2774585979 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1510890161
  • https://openalex.org/W1557075055
  • https://openalex.org/W1633292951
  • https://openalex.org/W1722029454
  • https://openalex.org/W1832554097
  • https://openalex.org/W1914610732
  • https://openalex.org/W1968613569
  • https://openalex.org/W1969352998
  • https://openalex.org/W1973253766
  • https://openalex.org/W1976182511
  • https://openalex.org/W1990357088
  • https://openalex.org/W1992664882
  • https://openalex.org/W1995700522
  • https://openalex.org/W2001374342
  • https://openalex.org/W2012397428
  • https://openalex.org/W2020134788
  • https://openalex.org/W2022967684
  • https://openalex.org/W2033580760
  • https://openalex.org/W2033611197
  • https://openalex.org/W2035908878
  • https://openalex.org/W2046317975
  • https://openalex.org/W2059758667
  • https://openalex.org/W2070539328
  • https://openalex.org/W2084702286
  • https://openalex.org/W2093776734
  • https://openalex.org/W2098681555
  • https://openalex.org/W2101859783
  • https://openalex.org/W2119761330
  • https://openalex.org/W2126386163
  • https://openalex.org/W2127006518
  • https://openalex.org/W2127322768
  • https://openalex.org/W2128929508
  • https://openalex.org/W2133006973
  • https://openalex.org/W2135230723
  • https://openalex.org/W2144430955
  • https://openalex.org/W2155421142
  • https://openalex.org/W2167737093
  • https://openalex.org/W2224056471
  • https://openalex.org/W2311203695
  • https://openalex.org/W2503017777
  • https://openalex.org/W2517397223
  • https://openalex.org/W2518381748
  • https://openalex.org/W2561125665
  • https://openalex.org/W2589909939
  • https://openalex.org/W2616912780
  • https://openalex.org/W2622014095
  • https://openalex.org/W2770696197
  • https://openalex.org/W2801813992
  • https://openalex.org/W2802012255
  • https://openalex.org/W2805932159
  • https://openalex.org/W2883736746
  • https://openalex.org/W2894895210
  • https://openalex.org/W2895280794
  • https://openalex.org/W2917124158
  • https://openalex.org/W2917482170
  • https://openalex.org/W2921474111
  • https://openalex.org/W2922456586
  • https://openalex.org/W2969876032
  • https://openalex.org/W2976126981
  • https://openalex.org/W3015258461
  • https://openalex.org/W3036319615
  • https://openalex.org/W3036641568
  • https://openalex.org/W3088248791
  • https://openalex.org/W3090476081
  • https://openalex.org/W3097745926
  • https://openalex.org/W4252984719