Published October 1, 2021 | Version v1
Publication Open

Genome-Wide Analysis of the Phospholipase D Family in Five Cotton Species, and Potential Role of GhPLD2 in Fiber Development and Anther Dehiscence

Creators

  • 1. Cotton Research Institute
  • 2. Zhengzhou University

Description

Phospholipase D (PLD) and its hydrolysis product phosphatidic acid play an important role in the regulation of several cellular processes, including root growth, pollen tube elongation, and microtubule reorganization. Here, we systematically identified and analyzed the membership, characterization, and evolutionary relationship of PLDs in five species of cotton. The results of the transcriptomic analysis suggested that the evaluated PLD genes showed high expression levels in anther tissue and during the fiber initiation and elongation periods. Quantitative real-time polymerase chain reaction showed differential expression of GhPLD genes in the anthers of photoperiod sensitive male sterility mutant 5 ( psm5 ). Previous research on multiple stable quantitative trait loci also suggests the role of PLD genes in the fiber development. Further analyses showed that GhPLD2 protein is localized to the plasma membrane. The virus-induced gene silencing of GhPLD2 in cotton seedlings repressed its expression by 40–70%, which led to a reduction in reactive oxygen species (ROS) levels, 22% anther indehiscence, and disrupted fiber initiation and elongation. Thus, we inferred that GhPLD2 may promote ROS production, which, in turn, may regulate anther dehiscence and fiber development.

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

Translated Description (Arabic)

يلعب الفوسفوليباز د (PLD) وحمض الفوسفاتيديك الناتج عن التحلل المائي دورًا مهمًا في تنظيم العديد من العمليات الخلوية، بما في ذلك نمو الجذور واستطالة أنبوب حبوب اللقاح وإعادة تنظيم الأنابيب الدقيقة. هنا، حددنا وحللنا بشكل منهجي العضوية والتوصيف والعلاقة التطورية لـ PLDs في خمسة أنواع من القطن. أشارت نتائج التحليل النصي إلى أن جينات PLD التي تم تقييمها أظهرت مستويات تعبير عالية في أنسجة الأنثر وخلال فترات بدء الألياف والاستطالة. أظهر تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي في الوقت الفعلي تعبيرًا تفاضليًا عن جينات gPLD في مآبر طفرة تعقيم الذكور الحساسة للفترات الضوئية 5 ( psm5 ). تشير الأبحاث السابقة حول مواقع السمات الكمية المستقرة المتعددة أيضًا إلى دور جينات PLD في تطور الألياف. أظهرت المزيد من التحليلات أن بروتين GhPLD2 موضعي في غشاء البلازما. أدى إسكات الجينات الناجم عن الفيروس لـ GhPLD2 في شتلات القطن إلى قمع تعبيره بنسبة 40-70 ٪، مما أدى إلى انخفاض مستويات أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS)، و 22 ٪ من عدم تفكك الأنثر، وتعطيل بدء الألياف واستطالة. وبالتالي، استنتجنا أن GhPLD2 قد يعزز إنتاج ROS، والذي بدوره قد ينظم تفزر الأنثر وتطوير الألياف.

Translated Description (French)

La phospholipase D (PLD) et son acide phosphatidique, produit d'hydrolyse, jouent un rôle important dans la régulation de plusieurs processus cellulaires, notamment la croissance des racines, l'allongement du tube pollinique et la réorganisation des microtubules. Ici, nous avons systématiquement identifié et analysé l'appartenance, la caractérisation et la relation évolutive des DLP chez cinq espèces de coton. Les résultats de l'analyse transcriptomique ont suggéré que les gènes PLD évalués présentaient des niveaux d'expression élevés dans le tissu anthère et pendant les périodes d'initiation et d'allongement des fibres. La réaction en chaîne de la polymérase quantitative en temps réel a montré une expression différentielle des gènes GhPLD dans les anthères du mutant de stérilité mâle sensible à la photopériode 5 ( psm5). Des recherches antérieures sur de multiples locus de caractères quantitatifs stables suggèrent également le rôle des gènes PLD dans le développement des fibres. D'autres analyses ont montré que la protéine GhPLD2 est localisée sur la membrane plasmique. Le silençage génique induit par le virus de GhPLD2 chez les semis de coton a réprimé son expression de 40 à 70 %, ce qui a entraîné une réduction des niveaux d'espèces réactives de l'oxygène (ROS), 22 % d'indéhiscence de l'anthère et perturbé l'initiation et l'allongement des fibres. Ainsi, nous avons déduit que GhPLD2 peut favoriser la production de ROS, qui, à son tour, peut réguler la déhiscence de l'anthère et le développement des fibres.

Translated Description (Spanish)

La fosfolipasa D (PLD) y su producto de hidrólisis, el ácido fosfatídico, desempeñan un papel importante en la regulación de varios procesos celulares, incluido el crecimiento de las raíces, el alargamiento del tubo polínico y la reorganización de los microtúbulos. Aquí, identificamos y analizamos sistemáticamente la membresía, la caracterización y la relación evolutiva de los PLD en cinco especies de algodón. Los resultados del análisis transcriptómico sugirieron que los genes PLD evaluados mostraron altos niveles de expresión en el tejido de la antera y durante los períodos de iniciación y elongación de la fibra. La reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa en tiempo real mostró una expresión diferencial de los genes GhPLD en las anteras del mutante de esterilidad masculina sensible al fotoperíodo 5 ( psm5). Investigaciones previas sobre múltiples loci de rasgos cuantitativos estables también sugieren el papel de los genes PLD en el desarrollo de la fibra. Otros análisis mostraron que la proteína GhPLD2 se localiza en la membrana plasmática. El silenciamiento génico inducido por virus de GhPLD2 en plántulas de algodón reprimió su expresión en un 40–70%, lo que condujo a una reducción en los niveles de especies reactivas de oxígeno (ROS), una indehiscencia de la antera del 22% y la interrupción del inicio y alargamiento de la fibra. Por lo tanto, inferimos que GhPLD2 puede promover la producción de ROS, que, a su vez, puede regular la dehiscencia de otras y el desarrollo de fibras.

Files

pdf.pdf

Files (13.3 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
md5:5d31fbc15163aab648d48951b1bee7be
13.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحليل الجينوم على نطاق واسع لفصيلة الفوسفوليباز د في خمسة أنواع من القطن، والدور المحتمل لـ gPLD2 في تطوير الألياف و Anther Dehiscence
Translated title (French)
Analyse à l'échelle du génome de la famille des phospholipases D chez cinq espèces de coton et rôle potentiel de GhPLD2 dans le développement des fibres et la déhiscence de l'anthère
Translated title (Spanish)
Análisis de todo el genoma de la familia de la fosfolipasa D en cinco especies de algodón y el papel potencial de GhPLD2 en el desarrollo de fibras y la dehiscencia de anteras

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3204267533
DOI
10.3389/fpls.2021.728025

Is supplement to
https://openalex.org/W4043017 (Other)
https://openalex.org/W3146346181 (Other)
https://openalex.org/W2356742497 (Other)
https://openalex.org/W2347765320 (Other)
https://openalex.org/W2262680819 (Other)
https://openalex.org/W2092303158 (Other)
https://openalex.org/W2078507823 (Other)
https://openalex.org/W2057713811 (Other)
https://openalex.org/W2035412441 (Other)
https://openalex.org/W1535977101 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1495874496
  • https://openalex.org/W1590362727
  • https://openalex.org/W1914610732
  • https://openalex.org/W1969042907
  • https://openalex.org/W1971182645
  • https://openalex.org/W1971931379
  • https://openalex.org/W1975138422
  • https://openalex.org/W1979160073
  • https://openalex.org/W1981618829
  • https://openalex.org/W1985577983
  • https://openalex.org/W2004149738
  • https://openalex.org/W2004374325
  • https://openalex.org/W2006523387
  • https://openalex.org/W2008941723
  • https://openalex.org/W2016814541
  • https://openalex.org/W2019459311
  • https://openalex.org/W2037129092
  • https://openalex.org/W2038574100
  • https://openalex.org/W2049806415
  • https://openalex.org/W2107277218
  • https://openalex.org/W2121096658
  • https://openalex.org/W2127847431
  • https://openalex.org/W2146327385
  • https://openalex.org/W2146429980
  • https://openalex.org/W2148698435
  • https://openalex.org/W2160378127
  • https://openalex.org/W2164534658
  • https://openalex.org/W2165439505
  • https://openalex.org/W2166410432
  • https://openalex.org/W2167225162
  • https://openalex.org/W2198288277
  • https://openalex.org/W2221315599
  • https://openalex.org/W2346441326
  • https://openalex.org/W2399265742
  • https://openalex.org/W2488049435
  • https://openalex.org/W2551777680
  • https://openalex.org/W2622014095
  • https://openalex.org/W2735392002
  • https://openalex.org/W2776373884
  • https://openalex.org/W2801357711
  • https://openalex.org/W2886001186
  • https://openalex.org/W2925016703
  • https://openalex.org/W2944787189
  • https://openalex.org/W3004799818
  • https://openalex.org/W3011870206
  • https://openalex.org/W3015258461
  • https://openalex.org/W3036319615
  • https://openalex.org/W4242523209
  • https://openalex.org/W4253720713