Published May 27, 2020
| Version v1
Publication
Open
Comparative transcriptome profiling reveals cold stress responsiveness in two contrasting Chinese jujube cultivars
Creators
- 1. Beijing Forestry University
- 2. Wuhan Academy of Agricultural Sciences
Description
Abstract Background Low temperature is a major factor influencing the growth and development of Chinese jujube ( Ziziphus jujuba Mill.) in cold winter and spring. Little is known about the molecular mechanisms enabling jujube to cope with different freezing stress conditions. To elucidate the freezing-related molecular mechanism, we conducted comparative transcriptome analysis between 'Dongzao' (low freezing tolerance cultivar) and 'Jinsixiaozao' (high freezing tolerance cultivar) using RNA-Seq. Results More than 20,000 genes were detected at chilling (4 °C) and freezing (− 10 °C, − 20 °C, − 30 °C and − 40 °C) stress between the two cultivars. The numbers of differentially expressed genes (DEGs) between the two cultivars were 1831, 2030, 1993, 1845 and 2137 under the five treatments. Functional enrichment analysis suggested that the metabolic pathway, response to stimulus and catalytic activity were significantly enriched under stronger freezing stress. Among the DEGs, nine participated in the Ca 2+ signal pathway, thirty-two were identified to participate in sucrose metabolism, and others were identified to participate in the regulation of ROS, plant hormones and antifreeze proteins. In addition, important transcription factors ( WRKY , AP2 / ERF , NAC and bZIP ) participating in freezing stress were activated under different degrees of freezing stress. Conclusions Our research first provides a more comprehensive understanding of DEGs involved in freezing stress at the transcriptome level in two Z. jujuba cultivars with different freezing tolerances. These results may help to elucidate the molecular mechanism of freezing tolerance in jujube and also provides new insights and candidate genes for genetically enhancing freezing stress tolerance.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
خلفية مجردة تعتبر درجة الحرارة المنخفضة عاملاً رئيسياً يؤثر على نمو وتطور العناب الصيني (مطحنة العناب Ziziphus jujuba.) في الشتاء والربيع الباردين. لا يُعرف سوى القليل عن الآليات الجزيئية التي تمكن العناب من التعامل مع ظروف الإجهاد المتجمدة المختلفة. لتوضيح الآلية الجزيئية المتعلقة بالتجميد، أجرينا تحليلًا مقارنًا للنسخة بين "Dongzao" (صنف التسامح مع التجميد المنخفض) و "Jinsixiaozao" (صنف التسامح مع التجميد العالي) باستخدام RNA - Seq. تم اكتشاف أكثر من 20000 جين عند إجهاد التبريد (4 درجات مئوية) والتجميد (-10 درجة مئوية، -20 درجة مئوية، -30 درجة مئوية و -40 درجة مئوية) بين الصنفين. كانت أعداد الجينات المعبر عنها بشكل تفاضلي (DEGs) بين الصنفين هي 1831 و 2030 و 1993 و 1845 و 2137 في إطار العلاجات الخمسة. اقترح تحليل الإثراء الوظيفي أن المسار الأيضي والاستجابة للمنبه والنشاط التحفيزي قد تم إثراؤها بشكل كبير تحت ضغط تجميد أقوى. من بين DEGs، شارك تسعة في مسار إشارة Ca 2+، وتم تحديد اثنين وثلاثين للمشاركة في استقلاب السكروز، وتم تحديد آخرين للمشاركة في تنظيم ROS والهرمونات النباتية والبروتينات المضادة للتجمد. بالإضافة إلى ذلك، تم تنشيط عوامل النسخ المهمة (WRKY و AP2/ ERF و NAC و bZIP) المشاركة في إجهاد التجميد تحت درجات مختلفة من إجهاد التجميد. الاستنتاجات يوفر بحثنا أولاً فهمًا أكثر شمولاً لـ DEGs المشاركة في إجهاد التجميد على مستوى الترانسكريبتوم في اثنين من أصناف الجوجوبا Z. مع تفاوتات تجميد مختلفة. قد تساعد هذه النتائج في توضيح الآلية الجزيئية لتحمل التجميد في العناب وتوفر أيضًا رؤى جديدة وجينات مرشحة لتعزيز تحمل إجهاد التجميد وراثيًا.Translated Description (French)
Résumé Contexte La basse température est un facteur majeur influençant la croissance et le développement du jujube chinois ( Ziziphus jujuba Mill.) en hiver et au printemps froids. On sait peu de choses sur les mécanismes moléculaires permettant au jujube de faire face à différentes conditions de stress de congélation. Pour élucider le mécanisme moléculaire lié à la congélation, nous avons effectué une analyse comparative du transcriptome entre « Dongzao » (cultivar à faible tolérance à la congélation) et « Jinsixiaozao » (cultivar à tolérance élevée à la congélation) en utilisant RNA-Seq. Résultats Plus de 20 000 gènes ont été détectés au stress de refroidissement (4 °C) et de congélation (− 10 °C, − 20 °C, − 30 °C et − 40 °C) entre les deux cultivars. Le nombre de gènes exprimés différentiellement (DEG) entre les deux cultivars était de 1831, 2030, 1993, 1845 et 2137 sous les cinq traitements. L'analyse de l'enrichissement fonctionnel a suggéré que la voie métabolique, la réponse au stimulus et l'activité catalytique étaient significativement enrichies sous un stress de congélation plus fort. Parmi les DEG, neuf ont participé à la voie du signal Ca 2+, trente-deux ont été identifiés comme participant au métabolisme du saccharose, et d'autres ont été identifiés comme participant à la régulation des ROS, des hormones végétales et des protéines antigel. En outre, des facteurs de transcription importants ( WRKY , AP2 / ERF , NAC et bZIP ) participant au stress de congélation ont été activés sous différents degrés de stress de congélation. Conclusions Notre recherche fournit d'abord une compréhension plus complète des DEG impliqués dans le stress de congélation au niveau du transcriptome chez deux cultivars de Z. jujuba avec différentes tolérances de congélation. Ces résultats peuvent aider à élucider le mécanisme moléculaire de la tolérance au gel dans le jujube et fournissent également de nouvelles informations et des gènes candidats pour améliorer génétiquement la tolérance au stress de congélation.Translated Description (Spanish)
Antecedentes abstractos La baja temperatura es un factor importante que influye en el crecimiento y desarrollo del azufaifo chino ( Ziziphus jujuba Mill.) en el frío invierno y la primavera. Poco se sabe sobre los mecanismos moleculares que permiten al azufaifo hacer frente a diferentes condiciones de estrés por congelación. Para dilucidar el mecanismo molecular relacionado con la congelación, realizamos un análisis comparativo del transcriptoma entre 'Dongzao' (cultivar de baja tolerancia a la congelación) y 'Jinsixiaozao' (cultivar de alta tolerancia a la congelación) utilizando RNA-Seq. Resultados Se detectaron más de 20.000 genes en el estrés de enfriamiento (4 °C) y congelación (-10 °C, -20 °C, -30 °C y -40 °C) entre los dos cultivares. Los números de genes expresados diferencialmente (DEG) entre los dos cultivares fueron 1831, 2030, 1993, 1845 y 2137 bajo los cinco tratamientos. El análisis de enriquecimiento funcional sugirió que la vía metabólica, la respuesta al estímulo y la actividad catalítica se enriquecieron significativamente bajo un estrés por congelación más fuerte. Entre los DEG, nueve participaron en la vía de señal de Ca 2+, treinta y dos fueron identificados para participar en el metabolismo de la sacarosa y otros fueron identificados para participar en la regulación de ROS, hormonas vegetales y proteínas anticongelantes. Además, se activaron factores de transcripción importantes ( WRKY , AP2 / ERF , NAC y bZIP ) que participan en el estrés por congelación bajo diferentes grados de estrés por congelación. Conclusiones Nuestra investigación proporciona primero una comprensión más completa de los DEG involucrados en el estrés por congelación a nivel del transcriptoma en dos cultivares de Z. jujuba con diferentes tolerancias de congelación. Estos resultados pueden ayudar a dilucidar el mecanismo molecular de la tolerancia a la congelación en el azufaifo y también proporcionan nuevos conocimientos y genes candidatos para mejorar genéticamente la tolerancia al estrés por congelación.Files
s12870-020-02450-z.pdf
Files
(1.6 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:6e09c09684da0b0147104f1967c7e802
|
1.6 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يكشف التنميط النسخي المقارن عن استجابة الإجهاد البارد في صنفين متناقضين من العناب الصيني
- Translated title (French)
- Le profilage comparatif du transcriptome révèle la réactivité au stress dû au froid chez deux cultivars de jujube chinois contrastés
- Translated title (Spanish)
- El perfil comparativo del transcriptoma revela la capacidad de respuesta al estrés por frío en dos cultivares contrastantes de azufaifo chino
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3032115795
- DOI
- 10.1186/s12870-020-02450-z
References
- https://openalex.org/W134127689
- https://openalex.org/W1503661159
- https://openalex.org/W1574746754
- https://openalex.org/W1787281310
- https://openalex.org/W1933383348
- https://openalex.org/W1967080476
- https://openalex.org/W1983355052
- https://openalex.org/W1983729367
- https://openalex.org/W1993839684
- https://openalex.org/W1997771682
- https://openalex.org/W2021681068
- https://openalex.org/W2022268500
- https://openalex.org/W2053682208
- https://openalex.org/W2054442084
- https://openalex.org/W2058539798
- https://openalex.org/W2063912164
- https://openalex.org/W2068766729
- https://openalex.org/W2070982703
- https://openalex.org/W2083076021
- https://openalex.org/W2085175855
- https://openalex.org/W2097065948
- https://openalex.org/W2099193109
- https://openalex.org/W2099830278
- https://openalex.org/W2102709156
- https://openalex.org/W2107224469
- https://openalex.org/W2107302032
- https://openalex.org/W2111646009
- https://openalex.org/W2112329172
- https://openalex.org/W2131621063
- https://openalex.org/W2133408621
- https://openalex.org/W2136384158
- https://openalex.org/W2141389812
- https://openalex.org/W2141889578
- https://openalex.org/W2146018911
- https://openalex.org/W2147326988
- https://openalex.org/W2148246315
- https://openalex.org/W2148731845
- https://openalex.org/W2149875871
- https://openalex.org/W2150926065
- https://openalex.org/W2160475488
- https://openalex.org/W2168023061
- https://openalex.org/W2171012097
- https://openalex.org/W2171827152
- https://openalex.org/W2472257420
- https://openalex.org/W2527891094
- https://openalex.org/W2598109345
- https://openalex.org/W2680733441
- https://openalex.org/W2738282840
- https://openalex.org/W2765553891
- https://openalex.org/W2766286252
- https://openalex.org/W2774279706
- https://openalex.org/W2776449119
- https://openalex.org/W2777164039
- https://openalex.org/W2793445663
- https://openalex.org/W2800250979
- https://openalex.org/W2800974204
- https://openalex.org/W2808294610
- https://openalex.org/W2883476926
- https://openalex.org/W2887017180
- https://openalex.org/W2896215125
- https://openalex.org/W2922458689
- https://openalex.org/W2925273005
- https://openalex.org/W2938100222
- https://openalex.org/W2953493086
- https://openalex.org/W2974408111
- https://openalex.org/W2978003621
- https://openalex.org/W3008675002
- https://openalex.org/W4249826875