Published February 26, 2020
| Version v1
Publication
Open
Genome-wide identification and expression analysis of PUB genes in cotton
Creators
- 1. Chinese Academy of Agricultural Engineering
- 2. Chinese Academy of Agricultural Sciences
- 3. Cotton Research Institute
Description
Abstract Background: The U-box gene encodes a ubiquitin ligase that contain U-box domain. The plant U-box gene (PUB) plays an important role in the response to stresses, but few reports about PUBs in cotton were available. Therefore research on PUBs is of great importance and a necessity when studying the mechanisms of stress- tolerance in cotton.Results: In this study, we identified 93, 96, 185 and 208 PUBs from four sequenced cotton species G. raimondii (D 5 ), G. arboreum (A 2 ), G. hirsutum (AD 1 ) and G. barbadense (AD2), respectively. Prediction analysis of subcellular localization showed that the PUBs in cotton were widely localized in cells, but primarily in the nucleus. The PUBs in cotton were classified into six subfamilies (A-F) on the basis of phylogenetic analysis, which was testified by the analysis of conserved motifs and exon-intron structures. Chromosomal localization analysis showed that cotton PUBs were unevenly anchored on all chromosomes, varying from 1 to 14 per chromosome. Through multiple sequence alignment analysis, 3 tandem duplications and 28 segmental duplications in cotton genome D 5 , 2 tandem duplications and 25 segmental duplications in A 2 , and 143 homologous gene pairs in A 2 and D 5 were found; however no tandem duplications in A 2 or D 5 were found. Additionally, 105, 14 and 17 homologous gene pairs were found in the intra-subgenome of At and Dt, At sub-genome and Dt sub-genome of G. hirsutum , respectively. Functional analysis of GhPUB85A and GhPUB45D showed that these genes positively responded to abiotic stresses, but the expression patterns were different. In addition, although the expression levels of these two homologous genes were similar, their contributions were different when responding to stresses, specifically showing different responses to abiotic stresses and functional differences between the two subgenomes of G. hirsutum . Conclusions : This study reported the genome-wide identification, structure, evolution and expression analysis of PUBs in cotton, and the results showed that the PUBs were highly conserved throughout the evolutionary history of cotton. All PUB genes were involved in the response to abiotic stresses (including salt, drought, hot and cold) to varying degrees.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
خلفية مجردة: يقوم جين U - BOX بتشفير ليغاز يوبيكويتين يحتوي على نطاق U - BOX. يلعب جين U - box النباتي (PUB) دورًا مهمًا في الاستجابة للضغوط، ولكن لم تتوفر سوى تقارير قليلة عن PUBs في القطن. لذلك فإن البحث عن PUBs له أهمية كبيرة وضرورة عند دراسة آليات تحمل الإجهاد في القطن. النتائج: في هذه الدراسة، حددنا 93 و 96 و 185 و 208 PUBs من أربعة أنواع قطنية متسلسلة G. raimondii (D 5 ) و G. arboreum (A 2 ) و G. hirsutum (AD 1 ) و G. barbadense (AD 2)، على التوالي. أظهر تحليل التنبؤ للتوطين تحت الخلوي أن العانة في القطن كانت موضعية على نطاق واسع في الخلايا، ولكن في المقام الأول في النواة. تم تصنيف PUBs في القطن إلى ست عائلات فرعية (A - F) على أساس تحليل النشوء والتطور، والذي شهد عليه تحليل الزخارف المحفوظة وهياكل exon - intron. أظهر تحليل توطين الكروموسومات أن عروق القطن كانت مثبتة بشكل غير متساوٍ على جميع الكروموسومات، وتتراوح من 1 إلى 14 لكل كروموسوم. من خلال تحليل محاذاة التسلسل المتعدد، تم العثور على 3 ازدواجية ترادفية و 28 ازدواجية قطاعية في جينوم القطن D 5 ، و 2 ازدواجية ترادفية و 25 ازدواجية قطاعية في A 2 ، و 143 زوجًا من الجينات المتماثلة في A 2 و D 5 ؛ ومع ذلك لم يتم العثور على ازدواجية ترادفية في A 2 أو D 5. بالإضافة إلى ذلك، تم العثور على 105 و 14 و 17 زوجًا من الجينات المتماثلة في الجينوم الفرعي لـ At و Dt، في الجينوم الفرعي و Dt للجينوم الفرعي لـ G. hirsutum ، على التوالي. أظهر التحليل الوظيفي لـ GhPUB85A و GhPUB45D أن هذه الجينات استجابت بشكل إيجابي للضغوط اللاأحيائية، لكن أنماط التعبير كانت مختلفة. بالإضافة إلى ذلك، على الرغم من أن مستويات التعبير عن هذين الجينين المتماثلين كانت متشابهة، إلا أن مساهماتهم كانت مختلفة عند الاستجابة للضغوط، حيث أظهرت على وجه التحديد استجابات مختلفة للضغوط اللاأحيائية والاختلافات الوظيفية بين الجينومين الفرعيين لـ G. hirsutum . الاستنتاجات : أفادت هذه الدراسة بالتعرف على نطاق الجينوم وبنيته وتطوره وتحليل التعبير عن PUBS في القطن، وأظهرت النتائج أن PUBS كانت محفوظة للغاية طوال التاريخ التطوري للقطن. شاركت جميع جينات الحانة في الاستجابة للضغوط اللاأحيائية (بما في ذلك الملح والجفاف والحرارة والبرودة) بدرجات متفاوتة.Translated Description (French)
Résumé Contexte : Le gène U-box code pour une ubiquitine ligase qui contient le domaine U-box. Le gène U-box (PUB) de la plante joue un rôle important dans la réponse au stress, mais peu de rapports sur les PUBs dans le coton étaient disponibles. Par conséquent, la recherche sur les PUBs est d'une grande importance et une nécessité lors de l'étude des mécanismes de tolérance au stress dans le coton. Résultats : Dans cette étude, nous avons identifié 93, 96, 185 et 208 PUBs de quatre espèces de coton séquencées G. raimondii (D 5 ), G. arboreum (A 2 ), G. hirsutum (AD 1 ) et G. barbadense (AD2), respectivement. L'analyse de prédiction de la localisation subcellulaire a montré que les PUBs dans le coton étaient largement localisés dans les cellules, mais principalement dans le noyau. Les PUBs en coton ont été classés en six sous-familles (A-F) sur la base de l'analyse phylogénétique, qui a été attestée par l'analyse des motifs conservés et des structures exon-intron. L'analyse de localisation chromosomique a montré que les PUBs de coton étaient ancrés de manière inégale sur tous les chromosomes, variant de 1 à 14 par chromosome. Grâce à une analyse d'alignement de séquences multiples, 3 duplications en tandem et 28 duplications segmentaires dans le génome D 5 du coton, 2 duplications en tandem et 25 duplications segmentaires dans A 2 , et 143 paires de gènes homologues dans A 2 et D 5 ont été trouvées ; cependant, aucune duplication en tandem dans A 2 ou D 5 n'a été trouvée. De plus, 105, 14 et 17 paires de gènes homologues ont été trouvées dans l'intra-sous-génome de At et Dt, le sous-génome At et le sous-génome Dt de G. hirsutum , respectivement. L'analyse fonctionnelle de GhPUB85A et GhPUB45D a montré que ces gènes répondaient positivement aux stress abiotiques, mais les modèles d'expression étaient différents. De plus, bien que les niveaux d'expression de ces deux gènes homologues soient similaires, leurs contributions étaient différentes en réponse aux stress, montrant spécifiquement des réponses différentes aux stress abiotiques et des différences fonctionnelles entre les deux sous-génomes de G. hirsutum . Conclusions : Cette étude a rapporté l'identification à l'échelle du génome, la structure, l'évolution et l'analyse de l'expression des PUBs dans le coton, et les résultats ont montré que les PUBs étaient hautement conservés tout au long de l'histoire évolutive du coton. Tous les gènes PUB ont été impliqués dans la réponse aux stress abiotiques (y compris le sel, la sécheresse, le chaud et le froid) à des degrés divers.Translated Description (Spanish)
Resumen Antecedentes: El gen U-box codifica una ubiquitina ligasa que contiene el dominio U-box. El gen U-box de la planta (PUB) desempeña un papel importante en la respuesta al estrés, pero se disponía de pocos informes sobre los Pub en el algodón. Por lo tanto, la investigación sobre los Pub es de gran importancia y una necesidad cuando se estudian los mecanismos de tolerancia al estrés en el algodón. Resultados: En este estudio, identificamos 93, 96, 185 y 208 Pub de cuatro especies de algodón secuenciadas G. raimondii (D 5 ), G. arboreum (A 2 ), G. hirsutum (AD 1 ) y G. barbadense (AD 2), respectivamente. El análisis de predicción de la localización subcelular mostró que los Pub en el algodón estaban ampliamente localizados en las células, pero principalmente en el núcleo. Los Pub en algodón se clasificaron en seis subfamilias (A-F) sobre la base del análisis filogenético, que fue atestiguado por el análisis de motivos conservados y estructuras de exón-intrón. El análisis de localización cromosómica mostró que los Pub de algodón estaban anclados de manera desigual en todos los cromosomas, variando de 1 a 14 por cromosoma. A través del análisis de alineación de secuencias múltiples, se encontraron 3 duplicaciones en tándem y 28 duplicaciones segmentarias en el genoma del algodón D 5 , 2 duplicaciones en tándem y 25 duplicaciones segmentarias en A 2 , y 143 pares de genes homólogos en A 2 y D 5; sin embargo, no se encontraron duplicaciones en tándem en A 2 o D 5. Además, se encontraron 105, 14 y 17 pares de genes homólogos en el intra-subgenoma de At y Dt, subgenoma At y subgenoma Dt de G. hirsutum , respectivamente. El análisis funcional de GhPUB85A y GhPUB45D mostró que estos genes respondieron positivamente al estrés abiótico, pero los patrones de expresión fueron diferentes. Además, aunque los niveles de expresión de estos dos genes homólogos fueron similares, sus contribuciones fueron diferentes al responder al estrés, mostrando específicamente diferentes respuestas al estrés abiótico y diferencias funcionales entre los dos subgenomas de G. hirsutum . Conclusiones : Este estudio informó sobre la identificación, estructura, evolución y análisis de la expresión de los PUB en todo el genoma del algodón, y los resultados mostraron que los PUB estaban altamente conservados a lo largo de la historia evolutiva del algodón. Todos los genes PUB participaron en la respuesta al estrés abiótico (incluyendo sal, sequía, calor y frío) en diversos grados.Files
v7.pdf.pdf
Files
(1.8 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:489789beab9dc38ae66eeb88dd23be41
|
1.8 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تحديد الجينوم على نطاق واسع وتحليل التعبير عن جينات الحانة في القطن
- Translated title (French)
- Identification à l'échelle du génome et analyse de l'expression des gènes PUB dans le coton
- Translated title (Spanish)
- Identificación de todo el genoma y análisis de expresión de genes PUB en algodón
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4251180835
- DOI
- 10.21203/rs.2.10518/v7
References
- https://openalex.org/W1519822068
- https://openalex.org/W1596603837
- https://openalex.org/W1722029454
- https://openalex.org/W1973253766
- https://openalex.org/W1976182511
- https://openalex.org/W1976215839
- https://openalex.org/W1981975060
- https://openalex.org/W1988485700
- https://openalex.org/W1991841644
- https://openalex.org/W1992219896
- https://openalex.org/W1994829204
- https://openalex.org/W2002821316
- https://openalex.org/W2006255662
- https://openalex.org/W2006905408
- https://openalex.org/W2015831023
- https://openalex.org/W2020134788
- https://openalex.org/W2024172842
- https://openalex.org/W2024593543
- https://openalex.org/W2028157992
- https://openalex.org/W2033611197
- https://openalex.org/W2072935103
- https://openalex.org/W2075470465
- https://openalex.org/W2078485425
- https://openalex.org/W2083372512
- https://openalex.org/W2093776734
- https://openalex.org/W2097074862
- https://openalex.org/W2103111028
- https://openalex.org/W2110311890
- https://openalex.org/W2114197574
- https://openalex.org/W2131400912
- https://openalex.org/W2132584083
- https://openalex.org/W2134530230
- https://openalex.org/W2139361807
- https://openalex.org/W2144430955
- https://openalex.org/W2150461880
- https://openalex.org/W2151965686
- https://openalex.org/W2154406573
- https://openalex.org/W2161034934
- https://openalex.org/W2161303529
- https://openalex.org/W2167737093
- https://openalex.org/W2170613743
- https://openalex.org/W2182016599
- https://openalex.org/W2224056471
- https://openalex.org/W2302104697
- https://openalex.org/W2332404854
- https://openalex.org/W2902128299
- https://openalex.org/W2902275417
- https://openalex.org/W615556656