Published January 6, 2021
| Version v1
Publication
Open
Response of phytohormone mediated plant homeodomain (PHD) family to abiotic stress in upland cotton (Gossypium hirsutum spp.)
Creators
- 1. Cotton Research Institute
- 2. Chinese Academy of Agricultural Sciences
- 3. Zhengzhou University
Description
Abstract Background The sequencing and annotations of cotton genomes provide powerful theoretical support to unravel more physiological and functional information. Plant homeodomain (PHD) protein family has been reported to be involved in regulating various biological processes in plants. However, their functional studies have not yet been carried out in cotton. Results In this study, 108, 55, and 52 PHD genes were identified in G. hirsutum , G. raimondii , and G. arboreum , respectively. A total of 297 PHD genes from three cotton species, Arabidopsis , and rice were divided into five groups. We performed chromosomal location, phylogenetic relationship, gene structure, and conserved domain analysis for GhPHD genes. GhPHD genes were unevenly distributed on each chromosome. However, more GhPHD genes were distributed on At_05, Dt_05, and At_07 chromosomes. GhPHD proteins depicted conserved domains, and GhPHD genes exhibiting similar gene structure were clustered together. Further, whole genome duplication (WGD) analysis indicated that purification selection greatly contributed to the functional maintenance of GhPHD gene family. Expression pattern analysis based on RNA-seq data showed that most GhPHD genes showed clear tissue-specific spatiotemporal expression patterns elucidating the multiple functions of GhPHDs in plant growth and development. Moreover, analysis of cis -acting elements revealed that GhPHDs may respond to a variety of abiotic and phytohormonal stresses. In this regard, some GhPHD genes showed good response against abiotic and phytohormonal stresses. Additionally, co-expression network analysis indicated that GhPHDs are essential for plant growth and development, while GhPHD genes response against abiotic and phytohormonal stresses may help to improve plant tolerance in adverse environmental conditions. Conclusion This study will provide useful information to facilitate further research related to the vital roles of GhPHD gene family in plant growth and development.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
خلفية مجردة يوفر تسلسل وشروح جينومات القطن دعمًا نظريًا قويًا لكشف المزيد من المعلومات الفسيولوجية والوظيفية. تم الإبلاغ عن أن عائلة بروتين المجال المتماثل للنباتات تشارك في تنظيم العمليات البيولوجية المختلفة في النباتات. ومع ذلك، لم يتم إجراء دراساتهم الوظيفية بعد على القطن. النتائج في هذه الدراسة، تم تحديد 108 و 55 و 52 من جينات الدكتوراه في G. hirsutum و G. raimondii و G. arboreum، على التوالي. تم تقسيم ما مجموعه 297 جين دكتوراه من ثلاثة أنواع من القطن، أرابيدوبسيس ، والأرز إلى خمس مجموعات. أجرينا الموقع الكروموسومي، والعلاقة الوراثية، والبنية الجينية، وتحليل المجال المحفوظ لجينات GhPHD. تم توزيع جينات GhPHD بشكل غير متساوٍ على كل كروموسوم. ومع ذلك، تم توزيع المزيد من جينات GhPHD على الكروموسومات At _05 وDt _05 وAt _07. صورت بروتينات GhPHD المجالات المحفوظة، وتم تجميع جينات GhPHD التي تظهر بنية جينية مماثلة معًا. علاوة على ذلك، أشار تحليل ازدواجية الجينوم بالكامل إلى أن اختيار التنقية ساهم بشكل كبير في الصيانة الوظيفية لعائلة جين GhPHD. أظهر تحليل نمط التعبير استنادًا إلى بيانات تسلسل الحمض النووي الريبي أن معظم جينات GhPHD أظهرت أنماط تعبير مكاني زماني واضحة خاصة بالأنسجة توضح الوظائف المتعددة لـ GhPHDs في نمو النبات وتطوره. علاوة على ذلك، كشف تحليل العناصر المؤثرة على CIS أن GhPHDs قد تستجيب لمجموعة متنوعة من الضغوط اللاأحيائية والهرمونية النباتية. في هذا الصدد، أظهرت بعض جينات GhPHD استجابة جيدة ضد الضغوط اللاأحيائية والهرمونية النباتية. بالإضافة إلى ذلك، أشار تحليل شبكة التعبير المشترك إلى أن GhPHDs ضرورية لنمو النبات وتطوره، في حين أن استجابة جينات GhPHD ضد الضغوط اللاأحيائية والهرمونية النباتية قد تساعد في تحسين تحمل النبات في الظروف البيئية المعاكسة. خاتمة ستوفر هذه الدراسة معلومات مفيدة لتسهيل إجراء المزيد من الأبحاث المتعلقة بالأدوار الحيوية لعائلة جين GhPHD في نمو النبات وتطوره.Translated Description (French)
Résumé Contexte Le séquençage et les annotations des génomes de coton fournissent un puissant soutien théorique pour démêler plus d'informations physiologiques et fonctionnelles. Il a été rapporté que la famille des protéines de l'homéodomaine végétal (PHD) est impliquée dans la régulation de divers processus biologiques chez les plantes. Cependant, leurs études fonctionnelles n'ont pas encore été réalisées sur le coton. Résultats Dans cette étude, 108, 55 et 52 gènes de DOCTORAT ont été identifiés chez G. hirsutum , G. raimondii et G. arboreum , respectivement. Un total de 297 gènes de DOCTORAT provenant de trois espèces de coton, Arabidopsis et le riz ont été divisés en cinq groupes. Nous avons effectué une analyse de la localisation chromosomique, de la relation phylogénétique, de la structure des gènes et du domaine conservé pour les gènes GhPHD. Les gènes de la GhPHD étaient inégalement distribués sur chaque chromosome. Cependant, plus de gènes GhPHD ont été distribués sur les chromosomes At_05, Dt_05 et At_07. Les protéines GhPHD représentaient des domaines conservés, et les gènes GhPHD présentant une structure génique similaire ont été regroupés. En outre, l'analyse de la duplication du génome entier (GTD) a indiqué que la sélection de la purification a grandement contribué au maintien fonctionnel de la famille de gènes de la GHPHD. L'analyse des modèles d'expression basée sur les données ARN-seq a montré que la plupart des gènes GhPHD présentaient des modèles d'expression spatio-temporelle clairs et spécifiques aux tissus, élucidant les multiples fonctions des GhPHD dans la croissance et le développement des plantes. De plus, l'analyse des éléments agissant en cis a révélé que les GHPHD peuvent répondre à une variété de stress abiotiques et phytohormonaux. À cet égard, certains gènes de la GhPHD ont montré une bonne réponse contre les stress abiotiques et phytohormonaux. De plus, l'analyse du réseau de co-expression a indiqué que les GhPHD sont essentielles à la croissance et au développement des plantes, tandis que la réponse des gènes GhPHD contre les stress abiotiques et phytohormonaux peut aider à améliorer la tolérance des plantes dans des conditions environnementales défavorables. Conclusion Cette étude fournira des informations utiles pour faciliter la poursuite des recherches liées aux rôles vitaux de la famille de gènes de la GHPHD dans la croissance et le développement des plantes.Translated Description (Spanish)
Antecedentes abstractos La secuenciación y las anotaciones de los genomas del algodón proporcionan un poderoso apoyo teórico para desentrañar más información fisiológica y funcional. Se ha informado que la familia de proteínas del homeodominio vegetal (PHD) está involucrada en la regulación de diversos procesos biológicos en las plantas. Sin embargo, sus estudios funcionales aún no se han llevado a cabo en algodón. Resultados En este estudio, se identificaron 108, 55 y 52 genes PHD en G. hirsutum , G. raimondii y G. arboreum , respectivamente. Un total de 297 genes PHD de tres especies de algodón, Arabidopsis y arroz se dividieron en cinco grupos. Realizamos un análisis de ubicación cromosómica, relación filogenética, estructura génica y dominio conservado para los genes GhPHD. Los genes GhPHD se distribuyeron de manera desigual en cada cromosoma. Sin embargo, se distribuyeron más genes GhPHD en los cromosomas At_05, Dt_05 y At_07. Las proteínas GhPHD representadas en los dominios conservados y los genes GhPHD que exhiben una estructura génica similar se agruparon. Además, el análisis de duplicación del genoma completo (WGD) indicó que la selección de purificación contribuyó en gran medida al mantenimiento funcional de la familia de genes GhPHD. El análisis del patrón de expresión basado en los datos de ARN-seq mostró que la mayoría de los genes de GhPHD mostraron patrones de expresión espaciotemporales claros específicos de tejido que dilucidan las múltiples funciones de las GhPHD en el crecimiento y desarrollo de las plantas. Además, el análisis de los elementos que actúan en cis reveló que las GhPHD pueden responder a una variedad de tensiones abióticas y fitohormonales. En este sentido, algunos genes de GhPHD mostraron una buena respuesta contra el estrés abiótico y fitohormonal. Además, el análisis de la red de coexpresión indicó que las GhPHD son esenciales para el crecimiento y desarrollo de las plantas, mientras que la respuesta de los genes GhPHD contra el estrés abiótico y fitohormonal puede ayudar a mejorar la tolerancia de las plantas en condiciones ambientales adversas. Conclusión Este estudio proporcionará información útil para facilitar la investigación adicional relacionada con los roles vitales de la familia de genes GhPHD en el crecimiento y desarrollo de las plantas.Files
s12870-020-02787-5.pdf
Files
(4.8 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:e7d10fe0da4e086cac7033b8c20ca3c6
|
4.8 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- استجابة عائلة المجال المتجانس للنباتات بوساطة الهرمونات النباتية للإجهاد اللاأحيائي في القطن المرتفع (Gossypium hirsutum spp.)
- Translated title (French)
- Réponse de la famille de l'homéodomaine végétale (PHD) médiée par les phytohormones au stress abiotique dans le coton des hautes terres (Gossypium hirsutum spp.)
- Translated title (Spanish)
- Respuesta de la familia de homeodominios vegetales (PHD) mediados por fitohormonas al estrés abiótico en algodón de tierras altas (Gossypium hirsutum spp.)
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3114371132
- DOI
- 10.1186/s12870-020-02787-5
References
- https://openalex.org/W1410615070
- https://openalex.org/W1484838782
- https://openalex.org/W1558047925
- https://openalex.org/W1587829392
- https://openalex.org/W1973730005
- https://openalex.org/W1976182511
- https://openalex.org/W1976215839
- https://openalex.org/W1981612212
- https://openalex.org/W1986201963
- https://openalex.org/W1990917011
- https://openalex.org/W1992449230
- https://openalex.org/W2010035436
- https://openalex.org/W2019591778
- https://openalex.org/W2022034236
- https://openalex.org/W2035908878
- https://openalex.org/W2036769124
- https://openalex.org/W2041944666
- https://openalex.org/W2050018959
- https://openalex.org/W2059569140
- https://openalex.org/W2065104453
- https://openalex.org/W2073311515
- https://openalex.org/W2073545742
- https://openalex.org/W2077570906
- https://openalex.org/W2078443692
- https://openalex.org/W2091349175
- https://openalex.org/W2093597710
- https://openalex.org/W2093776734
- https://openalex.org/W2104558127
- https://openalex.org/W2105751976
- https://openalex.org/W2106801448
- https://openalex.org/W2106859553
- https://openalex.org/W2107247090
- https://openalex.org/W2107277218
- https://openalex.org/W2113157846
- https://openalex.org/W2113880071
- https://openalex.org/W2116085127
- https://openalex.org/W2119205648
- https://openalex.org/W2119761330
- https://openalex.org/W2124433257
- https://openalex.org/W2124871329
- https://openalex.org/W2125921110
- https://openalex.org/W2130122400
- https://openalex.org/W2137015675
- https://openalex.org/W2137865288
- https://openalex.org/W2142449967
- https://openalex.org/W2144430955
- https://openalex.org/W2147533449
- https://openalex.org/W2149902435
- https://openalex.org/W2152207030
- https://openalex.org/W2157009395
- https://openalex.org/W215725867
- https://openalex.org/W2179220727
- https://openalex.org/W2232130661
- https://openalex.org/W2257539683
- https://openalex.org/W2272137380
- https://openalex.org/W2290700755
- https://openalex.org/W23218261
- https://openalex.org/W2339187060
- https://openalex.org/W2529072821
- https://openalex.org/W2580990313
- https://openalex.org/W2610884279
- https://openalex.org/W2612988705
- https://openalex.org/W2622014095
- https://openalex.org/W2742900474
- https://openalex.org/W2761688050
- https://openalex.org/W2776891651
- https://openalex.org/W2791142934
- https://openalex.org/W2800797990
- https://openalex.org/W2937966539
- https://openalex.org/W2939429463
- https://openalex.org/W2949544524
- https://openalex.org/W2950278770
- https://openalex.org/W2969238713
- https://openalex.org/W2981753657
- https://openalex.org/W2998407875