Published September 23, 2019 | Version v1
Publication Open

Genome-wide identification of expansin gene family reveals expansin genes are involved in fibre cells growth in cotton

Creators

  • 1. Cotton Research Institute
  • 2. Hebei University of Architecture
  • 3. Hebei Agricultural University

Description

Abstract Background : Expansins ( EXPs ), a group of proteins that loosen plant cell walls and cellulosic materials, are involved in regulating cell growth and diverse developmental processes in plants. However, the biological functions of this gene family are still unknown in cotton. Results: In this paper, we identified a total of 93 expansin genes in Gossypium hirsutum . These genes were classified into four subfamilies, including 67 GhEXPAs , eight GhEXPBs , six GhEXLAs , and 12 GhEXLBs , and divided into 15 subgroups. All 93 expansin genes are distributed over 24 chromosomes excluding Ghir_A02 and Ghir_D06. All GhEXP genes contain multiple exons and each GhEXP protein has multiple conserved motifs. Transcript profiling and qPCR analysis revealed that the expansin genes have distinct expression patterns in different stages of cotton fibre development. Among them, three genes ( GhEXPA4o , GhEXPA1A , and GhEXPA8h ) were highly expressed in the initiation stage, nine genes ( GhEXPA4a , GhEXPA13a , GhEXPA4f , GhEXPA4q , GhEXPA8f , GhEXPA2 , GhEXPA8g , GhEXPA8a , and GhEXPA4n ) had high expression during the fast elongation stage, while GhEXLA1c and GhEXLA1f were preferentially expressed in the transition stage of fibre development. Conclusions: Our results provide a solid basis for further elucidation of biological functions of expansin genes in cotton fibre development and valuable genetic resources used for crop improvement in the future.

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

Translated Description (Arabic)

خلفية مجردة: تشارك Expansins (EXPs)، وهي مجموعة من البروتينات التي تخفف جدران الخلايا النباتية والمواد السليلوزية، في تنظيم نمو الخلايا والعمليات التنموية المتنوعة في النباتات. ومع ذلك، لا تزال الوظائف البيولوجية لهذه العائلة الجينية غير معروفة في القطن. النتائج: في هذه الورقة، حددنا ما مجموعه 93 جينًا من جينات الإنسين في جوسيبيوم هيرسوتوم . تم تصنيف هذه الجينات إلى أربع عائلات فرعية، بما في ذلك 67 GhEXPAs و 8 GhEXPBs و 6 GhEXLAs و 12 GhEXLBs ، وقسمت إلى 15 مجموعة فرعية. يتم توزيع جميع جينات الإنسين 93 على 24 كروموسوم باستثناء Ghir_A02 و Ghir_D06. تحتوي جميع جينات GhEXP على إكسونات متعددة ويحتوي كل بروتين من بروتينات GhEXP على العديد من الزخارف المحفوظة. كشف التنميط النصي وتحليل QPCR أن جينات الموسعات لها أنماط تعبير متميزة في مراحل مختلفة من تطور ألياف القطن. من بينها، ثلاثة جينات ( GhEXPA4o و GhEXPA1A و GhEXPA8h) تم التعبير عنها بشكل كبير في مرحلة البدء، تسعة جينات ( GhEXPA4a و GhEXPA13a و GhEXPA4f و GhEXPA4q و GhEXPA8f و GhEXPA2 و GhEXPA8g و GhEXPA8a و GhEXPA4n) كان لها تعبير عالي خلال مرحلة الاستطالة السريعة، في حين تم التعبير عن GhEXLA1c و GhEXLA1f بشكل تفضيلي في المرحلة الانتقالية لتطوير الألياف. الاستنتاجات: توفر نتائجنا أساسًا متينًا لمزيد من التوضيح للوظائف البيولوجية لجينات الأسانسين في تطوير ألياف القطن والموارد الجينية القيمة المستخدمة لتحسين المحاصيل في المستقبل.

Translated Description (French)

Résumé Contexte : Les expanses ( EXP ), un groupe de protéines qui desserrent les parois cellulaires des plantes et les matériaux cellulosiques, sont impliquées dans la régulation de la croissance cellulaire et de divers processus de développement chez les plantes. Cependant, les fonctions biologiques de cette famille de gènes sont encore inconnues chez le coton. Résultats : Dans cet article, nous avons identifié un total de 93 gènes d'expansine chez Gossypium hirsutum . Ces gènes ont été classés en quatre sous-familles, dont 67 GhEXPA, huit GhEXPB, six GhEXLA et 12 GhEXLB , et divisés en 15 sous-groupes. Les 93 gènes de l'expansine sont répartis sur 24 chromosomes à l'exclusion de Ghir_A02 et Ghir_D06. Tous les gènes GhEXP contiennent plusieurs exons et chaque protéine GhEXP a plusieurs motifs conservés. Le profilage des transcrits et l'analyse qPCR ont révélé que les gènes de l'expansine ont des modèles d'expression distincts à différents stades du développement des fibres de coton. Parmi eux, trois gènes ( GhEXPA4o , GhEXPA1A et GhEXPA8h) étaient fortement exprimés au stade d'initiation, neuf gènes (GhEXPA4a, GhEXPA13a, GhEXPA4f, GhEXPA4q, GhEXPA8f, GhEXPA2, GhEXPA8g, GhEXPA8a et GhEXPA4n) étaient fortement exprimés au stade d'élongation rapide, tandis que GhEXLA1c et GhEXLA1f étaient préférentiellement exprimés au stade de transition du développement des fibres. Conclusions : Nos résultats fournissent une base solide pour une meilleure élucidation des fonctions biologiques des gènes de l'expansine dans le développement des fibres de coton et des ressources génétiques précieuses utilisées pour l'amélioration des cultures à l'avenir.

Translated Description (Spanish)

Antecedentes abstractos: Las expansinas ( EXP ), un grupo de proteínas que aflojan las paredes celulares de las plantas y los materiales celulósicos, están involucradas en la regulación del crecimiento celular y diversos procesos de desarrollo en las plantas. Sin embargo, las funciones biológicas de esta familia de genes aún se desconocen en el algodón. Resultados: En este artículo, identificamos un total de 93 genes de expansina en Gossypium hirsutum . Estos genes se clasificaron en cuatro subfamilias, incluidas 67 GhEXPA , ocho GhEXPB , seis GhEXLA y 12 GhEXLB, y se dividieron en 15 subgrupos. Los 93 genes de expansina se distribuyen en 24 cromosomas, excluyendo Ghir_A02 y Ghir_D06. Todos los genes GhEXP contienen múltiples exones y cada proteína GhEXP tiene múltiples motivos conservados. El perfil de transcripción y el análisis de qPCR revelaron que los genes de expansina tienen patrones de expresión distintos en diferentes etapas del desarrollo de la fibra de algodón. Entre ellos, tres genes (GhEXPA4o, GhEXPA1A y GhEXPA8h) se expresaron altamente en la etapa de inicio, nueve genes (GhEXPA4a, GhEXPA13a, GhEXPA4f, GhEXPA4q, GhEXPA8f, GhEXPA2, GhEXPA8g, GhEXPA8a y GhEXPA4n) tuvieron una alta expresión durante la etapa de elongación rápida, mientras que GhEXLA1c y GhEXLA1f se expresaron preferentemente en la etapa de transición del desarrollo de la fibra. Conclusiones: Nuestros resultados proporcionan una base sólida para una mayor elucidación de las funciones biológicas de los genes de expansina en el desarrollo de la fibra de algodón y los valiosos recursos genéticos utilizados para la mejora de los cultivos en el futuro.

Files

s12870-020-02362-y.pdf

Files (4.6 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
md5:3ed96018b5952867d223d5acef5aaaae
4.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
يكشف تحديد الجينوم على نطاق واسع لعائلة جينات إكسبانسين عن أن جينات إكسبانسين تشارك في نمو الخلايا الليفية في القطن
Translated title (French)
L'identification à l'échelle du génome de la famille des gènes de l'expansine révèle que les gènes de l'expansine sont impliqués dans la croissance des cellules fibreuses dans le coton
Translated title (Spanish)
La identificación en todo el genoma de la familia de genes expansina revela que los genes expansina están involucrados en el crecimiento de las células de fibra en el algodón

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4285785811
DOI
10.21203/rs.2.14830/v1

Is supplement to
https://openalex.org/W3026711195 (Other)
https://openalex.org/W2907705195 (Other)
https://openalex.org/W2900025816 (Other)
https://openalex.org/W2518774397 (Other)
https://openalex.org/W2074490794 (Other)
https://openalex.org/W2072877913 (Other)
https://openalex.org/W2069184423 (Other)
https://openalex.org/W2044720815 (Other)
https://openalex.org/W1980779265 (Other)
https://openalex.org/W1969650636 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China