Published September 4, 2019
| Version v1
Publication
Open
Unraveling the Genetic Elements Involved in Shoot and Root Growth Regulation by Jasmonate in Rice Using a Genome-Wide Association Study
Creators
- 1. Hanoi University of Science and Technology
- 2. Vietnam Academy of Science and Technology
- 3. Institut de Recherche pour le Développement
- 4. University of Montpellier
- 5. Diversité, adaptation, développement des plantes
- 6. Agricultural Genetics Institute
Description
Due to their sessile life style, plant survival is dependent on the ability to build up fast and highly adapted responses to environmental stresses by modulating defense response and organ growth. The phytohormone jasmonate plays an essential role in regulating these plant responses to stress.To assess variation of plant growth responses and identify genetic determinants associated to JA treatment, we conducted a genome-wide association study (GWAS) using an original panel of Vietnamese rice accessions. The phenotyping results showed a high natural genetic variability of the 155 tested rice accessions in response to JA for shoot and root growth. The level of growth inhibition by JA is different according to the rice varieties tested. We conducted genome-wide association study and identified 28 significant associations for root length (RTL), shoot length (SHL), root weight (RTW), shoot weight (SHW) and total weight (TTW) in response to JA treatment. Three common QTLs were found for RTL, RTW and SHL. Among a list of 560 candidate genes found to co-locate with the QTLs, a transcriptome analysis from public database for the JA response allows us to identify 232 regulated genes including several JA-responsive transcription factors known to play a role in stress response.Our genome-wide association study shows that common and specific genetic elements are associated with inhibition of shoot and root growth under JA treatment suggesting the involvement of a complex JA-dependent genetic control of rice growth inhibition at the whole plant level. Besides, numerous candidate genes associated to stress and JA response are co-located with the association loci, providing useful information for future studies on genetics and breeding to optimize the growth-defense trade-off in rice.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يعتمد بقاء النبات على قدرته على بناء استجابات سريعة ومتكيفة للغاية للضغوط البيئية من خلال تعديل الاستجابة الدفاعية ونمو الأعضاء. يلعب الهرمون النباتي جاسمونات دورًا أساسيًا في تنظيم استجابات النبات للإجهاد. لتقييم تباين استجابات نمو النبات وتحديد المحددات الجينية المرتبطة بمعالجة JA، أجرينا دراسة ارتباط على مستوى الجينوم (GWAS) باستخدام لوحة أصلية من إضافات الأرز الفيتنامية. أظهرت نتائج التنميط الظاهري تباينًا وراثيًا طبيعيًا عاليًا لـ 155 ملحقًا من الأرز الذي تم اختباره استجابةً لـ JA للطلقة ونمو الجذر. يختلف مستوى تثبيط النمو بواسطة JA وفقًا لأصناف الأرز التي تم اختبارها. أجرينا دراسة ارتباط على مستوى الجينوم وحددنا 28 ارتباطًا مهمًا لطول الجذر (RTL) وطول اللقطة (SHL) ووزن الجذر (RTW) ووزن اللقطة (SHW) والوزن الكلي (TTW) استجابة لعلاج JA. تم العثور على ثلاثة QTLs شائعة لـ RTL و RTW و SHL. من بين قائمة تضم 560 جينًا مرشحًا تم العثور على موقع مشترك مع QTLs، يسمح لنا تحليل transcriptome من قاعدة البيانات العامة لاستجابة JA بتحديد 232 جينًا منظمًا بما في ذلك العديد من عوامل النسخ المستجيبة لـ JA المعروفة بأنها تلعب دورًا في الاستجابة للإجهاد. تظهر دراستنا للارتباط على مستوى الجينوم أن العناصر الوراثية المشتركة والمحددة ترتبط بتثبيط نمو الجذر ونمو الجذر تحت علاج JA مما يشير إلى تورط تحكم وراثي معقد يعتمد على JA في تثبيط نمو الأرز على مستوى النبات بأكمله. إلى جانب ذلك، توجد العديد من الجينات المرشحة المرتبطة بالإجهاد واستجابة JA في موقع مشترك مع مواقع الارتباط، مما يوفر معلومات مفيدة للدراسات المستقبلية حول علم الوراثة والتكاثر لتحسين المفاضلة بين النمو والدفاع في الأرز.Translated Description (French)
En raison de leur mode de vie sessile, la survie des plantes dépend de leur capacité à développer des réponses rapides et hautement adaptées aux stress environnementaux en modulant la réponse de défense et la croissance des organes. La phytohormone jasmonate joue un rôle essentiel dans la régulation de ces réponses des plantes au stress. Pour évaluer la variation des réponses de croissance des plantes et identifier les déterminants génétiques associés au traitement par JA, nous avons mené une étude d'association à l'échelle du génome (GWAS) en utilisant un panel original d'accessions au riz vietnamien. Les résultats du phénotypage ont montré une grande variabilité génétique naturelle des 155 accessions de riz testées en réponse à la JA pour la croissance des pousses et des racines. Le niveau d'inhibition de la croissance par JA est différent selon les variétés de riz testées. Nous avons mené une étude d'association à l'échelle du génome et identifié 28 associations significatives pour la longueur des racines (RTL), la longueur des pousses (SHL), le poids des racines (RTW), le poids des pousses (SHW) et le poids total (TTW) en réponse au traitement par JA. Trois QTL communs ont été trouvés pour RTL, RTW et SHL. Parmi une liste de 560 gènes candidats co-localisés avec les QTL, une analyse du transcriptome de la base de données publique pour la réponse JA nous permet d'identifier 232 gènes régulés, y compris plusieurs facteurs de transcription sensibles à la JA connus pour jouer un rôle dans la réponse au stress. Notre étude d'association à l'échelle du génome montre que des éléments génétiques communs et spécifiques sont associés à l'inhibition de la croissance des pousses et des racines sous traitement JA, suggérant l'implication d'un contrôle génétique complexe JA-dépendant de l'inhibition de la croissance du riz au niveau de la plante entière. En outre, de nombreux gènes candidats associés au stress et à la réponse JA sont co-localisés avec les loci de l'association, fournissant des informations utiles pour de futures études sur la génétique et la sélection afin d'optimiser le compromis croissance-défense dans le riz.Translated Description (Spanish)
Debido a su estilo de vida sésil, la supervivencia de las plantas depende de la capacidad de desarrollar respuestas rápidas y altamente adaptadas a las tensiones ambientales mediante la modulación de la respuesta de defensa y el crecimiento de los órganos. La fitohormona jasmonato desempeña un papel esencial en la regulación de estas respuestas de las plantas al estrés. Para evaluar la variación de las respuestas de crecimiento de las plantas e identificar los determinantes genéticos asociados al tratamiento con JA, realizamos un estudio de asociación de todo el genoma (GWAS) utilizando un panel original de accesiones de arroz vietnamita. Los resultados de la fenotipificación mostraron una alta variabilidad genética natural de las 155 accesiones de arroz probadas en respuesta a JA para el crecimiento de brotes y raíces. El nivel de inhibición del crecimiento por JA es diferente según las variedades de arroz probadas. Realizamos un estudio de asociación de todo el genoma e identificamos 28 asociaciones significativas para la longitud de la raíz (RTL), la longitud del brote (SHL), el peso de la raíz (RTW), el peso del brote (SHW) y el peso total (TTW) en respuesta al tratamiento con JA. Se encontraron tres QTL comunes para RTL, RTW y SHL. Entre una lista de 560 genes candidatos que se encuentra que se ubican junto con los QTL, un análisis del transcriptoma de una base de datos pública para la respuesta de JA nos permite identificar 232 genes regulados, incluidos varios factores de transcripción sensibles a JA que se sabe que desempeñan un papel en la respuesta al estrés. Nuestro estudio de asociación de todo el genoma muestra que los elementos genéticos comunes y específicos están asociados con la inhibición del crecimiento de brotes y raíces bajo el tratamiento de JA, lo que sugiere la participación de un control genético complejo dependiente de JA de la inhibición del crecimiento del arroz a nivel de toda la planta. Además, numerosos genes candidatos asociados con el estrés y la respuesta JA se ubican conjuntamente con los loci de asociación, lo que proporciona información útil para futuros estudios sobre genética y mejoramiento para optimizar el equilibrio entre crecimiento y defensa en el arroz.Files
s12284-019-0327-5.pdf
Files
(4.2 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:4d4c076a78c1b8f2fd6b765ab70f37b8
|
4.2 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الكشف عن العناصر الوراثية المشاركة في تنظيم إطلاق النار ونمو الجذر بواسطة Jasmonate في الأرز باستخدام دراسة جمعية على نطاق الجينوم
- Translated title (French)
- Détruire les éléments génétiques impliqués dans la régulation de la croissance des pousses et des racines par le jasmonate dans le riz à l'aide d'une étude d'association à l'échelle du génome
- Translated title (Spanish)
- Desentrañando los elementos genéticos involucrados en la regulación del crecimiento de brotes y raíces por el jasmonato en el arroz utilizando un estudio de asociación de todo el genoma
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2971514253
- DOI
- 10.1186/s12284-019-0327-5
References
- https://openalex.org/W1842924979
- https://openalex.org/W1912431719
- https://openalex.org/W1930097109
- https://openalex.org/W1973956243
- https://openalex.org/W1986219800
- https://openalex.org/W1986662234
- https://openalex.org/W1989318479
- https://openalex.org/W1996459636
- https://openalex.org/W2022481980
- https://openalex.org/W2032457672
- https://openalex.org/W2036889429
- https://openalex.org/W2038297127
- https://openalex.org/W2042758661
- https://openalex.org/W2050018481
- https://openalex.org/W2051573075
- https://openalex.org/W2058324314
- https://openalex.org/W2063887819
- https://openalex.org/W2065813460
- https://openalex.org/W2069293598
- https://openalex.org/W2077821800
- https://openalex.org/W2086084556
- https://openalex.org/W2093106969
- https://openalex.org/W2095328049
- https://openalex.org/W2098597971
- https://openalex.org/W2099428320
- https://openalex.org/W2110035718
- https://openalex.org/W2114425137
- https://openalex.org/W2117234604
- https://openalex.org/W2118387951
- https://openalex.org/W2119488280
- https://openalex.org/W2119854546
- https://openalex.org/W2124925009
- https://openalex.org/W2132491389
- https://openalex.org/W2134233873
- https://openalex.org/W2135744189
- https://openalex.org/W2136490527
- https://openalex.org/W2138098955
- https://openalex.org/W2142738786
- https://openalex.org/W2146052425
- https://openalex.org/W2156083919
- https://openalex.org/W2159033159
- https://openalex.org/W2161069068
- https://openalex.org/W2162096338
- https://openalex.org/W2165924949
- https://openalex.org/W2171703004
- https://openalex.org/W2221853545
- https://openalex.org/W2293099499
- https://openalex.org/W2306188403
- https://openalex.org/W2397816307
- https://openalex.org/W2508579932
- https://openalex.org/W2533355719
- https://openalex.org/W2538084768
- https://openalex.org/W2569803219
- https://openalex.org/W2573570954
- https://openalex.org/W2602140014
- https://openalex.org/W2605940798
- https://openalex.org/W2729677328
- https://openalex.org/W2774376182
- https://openalex.org/W2793331006
- https://openalex.org/W2793784113
- https://openalex.org/W2900832999
- https://openalex.org/W2901022870
- https://openalex.org/W2918735984
- https://openalex.org/W2918811636
- https://openalex.org/W2920568136
- https://openalex.org/W2949700784
- https://openalex.org/W2951716158