Published July 7, 2022
| Version v1
Publication
Open
Evolutionary and Integrative Analysis of Gibberellin-Dioxygenase Gene Family and Their Expression Profile in Three Rosaceae Genomes (F. vesca, P. mume, and P. avium) Under Phytohormone Stress
Creators
- 1. Shanghai Jiao Tong University
- 2. Anhui Agricultural University
- 3. South China Agricultural University
- 4. University of Haripur
- 5. Khwaja Fareed University of Engineering and Information Technology
Description
The gibberellin-dioxygenase (GAox) gene family plays a crucial role in regulating plant growth and development. GAoxs, which are encoded by many gene subfamilies, are extremely critical in regulating bioactive GA levels by catalyzing the subsequent stages in the biosynthesis process. Moreover, GAoxs are important enzymes in the GA synthesis pathway, and the GAox gene family has not yet been identified in Rosaceae species (Prunus avium L., F. vesca, and P. mume), especially in response to gibberellin and PCa (prohexadione calcium; reduce biologically active GAs). In the current investigation, 399 GAox members were identified in sweet cherry, Japanese apricot, and strawberry. Moreover, they were further classified into six (A-F) subgroups based on phylogeny. According to motif analysis and gene structure, the majority of the PavGAox genes have a remarkably well-maintained exon-intron and motif arrangement within the same subgroup, which may lead to functional divergence. In the systematic investigation, PavGAox genes have several duplication events, but segmental duplication occurs frequently. A calculative analysis of orthologous gene pairs in Prunus avium L., F. vesca, and P. mume revealed that GAox genes are subjected to purifying selection during the evolutionary process, resulting in functional divergence. The analysis of cis-regulatory elements in the upstream region of the 140 PavGAox members suggests a possible relationship between genes and specific functions of hormone response-related elements. Moreover, the PavGAox genes display a variety of tissue expression patterns in diverse tissues, with most of the PavGAox genes displaying tissue-specific expression patterns. Furthermore, most of the PavGAox genes express significant expression in buds under phytohormonal stresses. Phytohormones stress analysis demonstrated that some of PavGAox genes are responsible for maintaining the GA level in plant-like Pav co4017001.1 g010.1.br, Pav sc0000024.1 g340.1.br, and Pav sc0000024.1 g270.1.mk. The subcellular localization of PavGAox protein utilizing a tobacco transient transformation system into the tobacco epidermal cells predicted that GFP signals were mostly found in the cytoplasm. These findings will contribute to a better understanding of the GAox gene family's interaction with prohexadione calcium and GA, as well as provide a strong framework for future functional characterization of GAox genes in sweet cherry.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تلعب عائلة الجينات gibberellin - dioxygenase (GAox) دورًا حاسمًا في تنظيم نمو النبات وتطوره. تعتبر GAoxs، التي يتم ترميزها بواسطة العديد من العائلات الفرعية الجينية، بالغة الأهمية في تنظيم مستويات GA النشطة بيولوجيًا من خلال تحفيز المراحل اللاحقة في عملية التخليق الحيوي. علاوة على ذلك، فإن GAoxs هي إنزيمات مهمة في مسار تخليق GA، ولم يتم تحديد عائلة جين GAox بعد في أنواع الوردية (Prunus avium L. و F. vesca و P. mume)، خاصة استجابةً للجيبريلين و PCa (prohexadione calcium ؛ تقليل GAs النشطة بيولوجيًا). في التحقيق الحالي، تم تحديد 399 من أعضاء GAox في الكرز الحلو والمشمش الياباني والفراولة. علاوة على ذلك، تم تصنيفها أيضًا إلى ست مجموعات فرعية (A - F) بناءً على علم السلالات. وفقًا لتحليل الزخرفة والبنية الجينية، فإن غالبية جينات PavGAox لها ترتيب إكسون إنترون وزخرفة جيد الصيانة بشكل ملحوظ داخل نفس المجموعة الفرعية، مما قد يؤدي إلى تباعد وظيفي. في التحقيق المنهجي، تحتوي جينات PavGAox على العديد من أحداث الازدواجية، ولكن يحدث الازدواجية القطاعية بشكل متكرر. كشف تحليل حسابي لأزواج الجينات التقويمية في Prunus avium L. و F. vesca و P. mume أن جينات GAox تخضع للانتقاء المنقي أثناء العملية التطورية، مما يؤدي إلى تباعد وظيفي. يشير تحليل العناصر التنظيمية لرابطة الدول المستقلة في منطقة المنبع لأعضاء 140 PavGAox إلى وجود علاقة محتملة بين الجينات والوظائف المحددة للعناصر المرتبطة بالاستجابة الهرمونية. علاوة على ذلك، تعرض جينات PavGAox مجموعة متنوعة من أنماط التعبير عن الأنسجة في أنسجة متنوعة، حيث تعرض معظم جينات PavGAox أنماط تعبير خاصة بالأنسجة. علاوة على ذلك، فإن معظم جينات PavGAox تعبر عن تعبير كبير في البراعم تحت الضغوط الهرمونية النباتية. أظهر تحليل الإجهاد للهرمونات النباتية أن بعض جينات PavGAox مسؤولة عن الحفاظ على مستوى GA في co4017001.1 g010.1.br الشبيه بالنباتات، و Pav sc0000024.1 g340.1.br، و Pav sc0000024.1 g270.1.mk. تنبأ التوطين تحت الخلوي لبروتين PavGAox باستخدام نظام تحويل عابر للتبغ في خلايا بشرة التبغ بأن إشارات GFP كانت موجودة في الغالب في السيتوبلازم. ستساهم هذه النتائج في فهم أفضل لتفاعل عائلة جينات GAox مع بروهيكساديون الكالسيوم و GA، بالإضافة إلى توفير إطار قوي للتوصيف الوظيفي المستقبلي لجينات GAox في الكرز الحلو.Translated Description (French)
La famille des gènes de la gibbérelline-dioxygénase (GAox) joue un rôle crucial dans la régulation de la croissance et du développement des plantes. Les GAox, qui sont codés par de nombreuses sous-familles de gènes, sont extrêmement critiques dans la régulation des niveaux d'AG bioactifs en catalysant les étapes ultérieures du processus de biosynthèse. De plus, les GAox sont des enzymes importantes dans la voie de synthèse de l'AG, et la famille des gènes GAox n'a pas encore été identifiée chez les espèces Rosaceae (Prunus avium L., F. vesca et P. mume), en particulier en réponse à la gibbérelline et au PCa (prohexadione calcium ; réduire les AG biologiquement actifs). Dans la présente enquête, 399 membres du GAox ont été identifiés dans la cerise douce, l'abricot japonais et la fraise. De plus, ils ont été classés en six sous-groupes (A-F) en fonction de la phylogénie. Selon l'analyse des motifs et la structure des gènes, la majorité des gènes PavGAox ont un arrangement exon-intron et motif remarquablement bien entretenu au sein du même sous-groupe, ce qui peut entraîner une divergence fonctionnelle. Dans l'investigation systématique, les gènes PavGAox ont plusieurs événements de duplication, mais la duplication segmentaire se produit fréquemment. Une analyse calculatoire des paires de gènes orthologues chez Prunus avium L., F. vesca et P. mume a révélé que les gènes GAox sont soumis à une sélection purifiante au cours du processus évolutif, entraînant une divergence fonctionnelle. L'analyse des éléments cis-régulateurs dans la région amont des 140 membres de PavGAox suggère une relation possible entre les gènes et les fonctions spécifiques des éléments liés à la réponse hormonale. De plus, les gènes PavGAox présentent une variété de modèles d'expression tissulaire dans divers tissus, la plupart des gènes PavGAox présentant des modèles d'expression spécifiques aux tissus. De plus, la plupart des gènes PavGAox expriment une expression significative dans les bourgeons sous stress phytohormonal. L'analyse du stress des phytohormones a démontré que certains des gènes PavGAox sont responsables du maintien du niveau de GA dans les pav co4017001.1 g010.1.br, Pav sc0000024.1 g340.1.br et Pav sc0000024.1 g270.1.mk de type végétal. La localisation subcellulaire de la protéine PavGAox à l'aide d'un système de transformation transitoire du tabac dans les cellules épidermiques du tabac a prédit que les signaux GFP étaient principalement présents dans le cytoplasme. Ces résultats contribueront à une meilleure compréhension de l'interaction de la famille des gènes GAox avec le prohexadione calcium et GA, ainsi qu'à fournir un cadre solide pour la caractérisation fonctionnelle future des gènes GAox chez la cerise douce.Translated Description (Spanish)
La familia de genes de la giberelina-dioxigenasa (GAox) desempeña un papel crucial en la regulación del crecimiento y desarrollo de las plantas. Los GAox, que están codificados por muchas subfamilias de genes, son extremadamente críticos para regular los niveles de GA bioactivo al catalizar las etapas posteriores en el proceso de biosíntesis. Además, los GAox son enzimas importantes en la vía de síntesis de GA, y la familia de genes GAox aún no se ha identificado en especies de Rosaceae (Prunus avium L., F. vesca y P. mume), especialmente en respuesta a la giberelina y al PCa (prohexadiona cálcica; reducen los GA biológicamente activos). En la investigación actual, se identificaron 399 miembros de GAox en cereza dulce, albaricoque japonés y fresa. Además, se clasificaron en seis subgrupos (A-F) según la filogenia. De acuerdo con el análisis de motivos y la estructura génica, la mayoría de los genes PavGAox tienen una disposición de exón-intrón y motivos notablemente bien mantenida dentro del mismo subgrupo, lo que puede conducir a una divergencia funcional. En la investigación sistemática, los genes PavGAox tienen varios eventos de duplicación, pero la duplicación segmentaria ocurre con frecuencia. Un análisis calculador de pares de genes ortólogos en Prunus avium L., F. vesca y P. mume reveló que los genes GAox están sujetos a una selección purificadora durante el proceso evolutivo, lo que resulta en una divergencia funcional. El análisis de los elementos cis-reguladores en la región aguas arriba de los 140 miembros de PavGAox sugiere una posible relación entre los genes y las funciones específicas de los elementos relacionados con la respuesta hormonal. Además, los genes PavGAox muestran una variedad de patrones de expresión tisular en diversos tejidos, y la mayoría de los genes PavGAox muestran patrones de expresión específicos de tejido. Además, la mayoría de los genes PavGAox expresan una expresión significativa en cogollos bajo estrés fitohormonal. El análisis de estrés de fitohormonas demostró que algunos de los genes PavGAox son responsables de mantener el nivel de GA en Pav co4017001.1 g010.1.br, Pav sc0000024.1 g340.1.br y Pav sc0000024.1 g270.1.mk similares a plantas. La localización subcelular de la proteína PavGAox utilizando un sistema de transformación transitoria del tabaco en las células epidérmicas del tabaco predijo que las señales de GFP se encontraban principalmente en el citoplasma. Estos hallazgos contribuirán a una mejor comprensión de la interacción de la familia de genes GAox con prohexadiona cálcica y GA, así como a proporcionar un marco sólido para la futura caracterización funcional de los genes GAox en la cereza dulce.Files
pdf.pdf
Files
(5.2 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:1cf80aea592a759775c29844f95bcef4
|
5.2 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التحليل التطوري والتكاملي لعائلة جين جيبريلين- ديوجكساز وملف تعبيرها في ثلاثة جينومات وردية (F. vesca و P. mume و P. avium) تحت ضغط الهرمونات النباتية
- Translated title (French)
- Analyse évolutive et intégrative de la famille des gènes de la gibbérelline-dioxygénase et de leur profil d'expression dans trois génomes de Rosaceae (F. vesca, P. mume et P. avium) sous stress phytohormonique
- Translated title (Spanish)
- Análisis evolutivo e integrativo de la familia de genes de giberelina-dioxigenasa y su perfil de expresión en tres genomas de rosáceas (F. vesca, P. mume y P. avium) bajo estrés fitohormonal
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4284700711
- DOI
- 10.3389/fpls.2022.942969
References
- https://openalex.org/W1476440940
- https://openalex.org/W1494075612
- https://openalex.org/W1709815505
- https://openalex.org/W1959467371
- https://openalex.org/W1964436754
- https://openalex.org/W1966485243
- https://openalex.org/W1985453961
- https://openalex.org/W1986338960
- https://openalex.org/W1994567004
- https://openalex.org/W1995285174
- https://openalex.org/W2001318106
- https://openalex.org/W2001709424
- https://openalex.org/W2008235050
- https://openalex.org/W2009659265
- https://openalex.org/W2020134386
- https://openalex.org/W2020134788
- https://openalex.org/W2023279198
- https://openalex.org/W2034359328
- https://openalex.org/W2035908878
- https://openalex.org/W2048413453
- https://openalex.org/W2052002049
- https://openalex.org/W2054141518
- https://openalex.org/W2059569140
- https://openalex.org/W2059938090
- https://openalex.org/W2061515484
- https://openalex.org/W2069458148
- https://openalex.org/W2075296873
- https://openalex.org/W2077363664
- https://openalex.org/W2078129396
- https://openalex.org/W2080719690
- https://openalex.org/W2084263402
- https://openalex.org/W2089554363
- https://openalex.org/W2091814815
- https://openalex.org/W2097382368
- https://openalex.org/W2105732093
- https://openalex.org/W2107277218
- https://openalex.org/W2114569569
- https://openalex.org/W2115401971
- https://openalex.org/W2118412281
- https://openalex.org/W2118433890
- https://openalex.org/W2119205648
- https://openalex.org/W2123912338
- https://openalex.org/W2132632499
- https://openalex.org/W2133307629
- https://openalex.org/W2136280642
- https://openalex.org/W2140081138
- https://openalex.org/W2144554738
- https://openalex.org/W2154869819
- https://openalex.org/W2164012742
- https://openalex.org/W2166305023
- https://openalex.org/W2185582428
- https://openalex.org/W2192080449
- https://openalex.org/W2338338720
- https://openalex.org/W2344346866
- https://openalex.org/W2590844278
- https://openalex.org/W2618861018
- https://openalex.org/W2754644674
- https://openalex.org/W2754735403
- https://openalex.org/W27625583
- https://openalex.org/W2767786868
- https://openalex.org/W2768202678
- https://openalex.org/W2772316740
- https://openalex.org/W2802236399
- https://openalex.org/W2809758147
- https://openalex.org/W2897925487
- https://openalex.org/W2903652591
- https://openalex.org/W2912508972
- https://openalex.org/W2927961455
- https://openalex.org/W2943405615
- https://openalex.org/W2971478371
- https://openalex.org/W2985535471
- https://openalex.org/W3010616591
- https://openalex.org/W3024999074
- https://openalex.org/W3044240404
- https://openalex.org/W3095583226
- https://openalex.org/W3101945115
- https://openalex.org/W3132529328
- https://openalex.org/W3134203167
- https://openalex.org/W3157199198
- https://openalex.org/W3192178101
- https://openalex.org/W3197647464
- https://openalex.org/W3216477489
- https://openalex.org/W4210464784
- https://openalex.org/W4211247062
- https://openalex.org/W4221102535
- https://openalex.org/W4225246673
- https://openalex.org/W4285719527
- https://openalex.org/W4296177013
- https://openalex.org/W771418551