Published September 30, 2013 | Version v1
Publication Open

Genome-Wide Analysis of the Dof Transcription Factor Gene Family Reveals Soybean-Specific Duplicable and Functional Characteristics

Creators

  • 1. Institute of Crop Sciences
  • 2. Chinese Academy of Agricultural Sciences

Description

The Dof domain protein family is a classic plant-specific zinc-finger transcription factor family involved in a variety of biological processes. There is great diversity in the number of Dof genes in different plants. However, there are only very limited reports on the characterization of Dof transcription factors in soybean (Glycine max). In the present study, 78 putative Dof genes were identified from the whole-genome sequence of soybean. The predicted GmDof genes were non-randomly distributed within and across 19 out of 20 chromosomes and 97.4% (38 pairs) were preferentially retained duplicate paralogous genes located in duplicated regions of the genome. Soybean-specific segmental duplications contributed significantly to the expansion of the soybean Dof gene family. These Dof proteins were phylogenetically clustered into nine distinct subgroups among which the gene structure and motif compositions were considerably conserved. Comparative phylogenetic analysis of these Dof proteins revealed four major groups, similar to those reported for Arabidopsis and rice. Most of the GmDofs showed specific expression patterns based on RNA-seq data analyses. The expression patterns of some duplicate genes were partially redundant while others showed functional diversity, suggesting the occurrence of sub-functionalization during subsequent evolution. Comprehensive expression profile analysis also provided insights into the soybean-specific functional divergence among members of the Dof gene family. Cis-regulatory element analysis of these GmDof genes suggested diverse functions associated with different processes. Taken together, our results provide useful information for the functional characterization of soybean Dof genes by combining phylogenetic analysis with global gene-expression profiling.

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

Translated Description (Arabic)

عائلة بروتين المجال DOF هي عائلة كلاسيكية لعامل نسخ إصبع الزنك الخاص بالنبات تشارك في مجموعة متنوعة من العمليات البيولوجية. هناك تنوع كبير في عدد جينات دوف في النباتات المختلفة. ومع ذلك، لا توجد سوى تقارير محدودة للغاية حول توصيف عوامل النسخ DOF في فول الصويا (جلايسين ماكس). في هذه الدراسة، تم تحديد 78 جينًا افتراضيًا لفول الصويا من تسلسل الجينوم الكامل لفول الصويا. تم توزيع جينات GmDof المتوقعة بشكل غير عشوائي داخل وعبر 19 من أصل 20 كروموسوم وتم الاحتفاظ بنسبة 97.4 ٪ (38 زوجًا) بشكل تفضيلي بجينات متشابهة مكررة موجودة في مناطق مكررة من الجينوم. ساهمت الازدواجية القطاعية الخاصة بفول الصويا بشكل كبير في توسيع عائلة جينات DOF لفول الصويا. تم تجميع بروتينات Dof هذه من الناحية الوراثية في تسع مجموعات فرعية متميزة تم من بينها الحفاظ على البنية الجينية وتركيبات الزخارف بشكل كبير. كشف التحليل الوراثي المقارن لبروتينات دوف هذه عن أربع مجموعات رئيسية، مماثلة لتلك التي تم الإبلاغ عنها لأرابيدوبسيس والأرز. أظهرت معظم GmDofs أنماط تعبير محددة بناءً على تحليلات بيانات تسلسل الحمض النووي الريبي. كانت أنماط التعبير عن بعض الجينات المكررة زائدة عن الحاجة جزئيًا بينما أظهرت جينات أخرى تنوعًا وظيفيًا، مما يشير إلى حدوث تفرع وظيفي خلال التطور اللاحق. كما قدم التحليل الشامل لملف تعريف التعبير رؤى حول الاختلاف الوظيفي الخاص بفول الصويا بين أفراد عائلة جين DOF. اقترح تحليل العناصر التنظيمية Cis لهذه الجينات GmDof وظائف متنوعة مرتبطة بعمليات مختلفة. توفر نتائجنا مجتمعة معلومات مفيدة للتوصيف الوظيفي لجينات دوف فول الصويا من خلال الجمع بين التحليل الوراثي مع التنميط العالمي للتعبير الجيني.

Translated Description (French)

La famille des protéines du domaine Dof est une famille classique de facteurs de transcription à doigts de zinc spécifiques aux plantes impliqués dans divers processus biologiques. Il existe une grande diversité dans le nombre de gènes Dof chez différentes plantes. Cependant, il n'y a que très peu de rapports sur la caractérisation des facteurs de transcription Dof dans le soja (Glycine max). Dans la présente étude, 78 gènes Dof putatifs ont été identifiés à partir de la séquence du génome entier du soja. Les gènes GmDof prédits étaient distribués de manière non aléatoire à l'intérieur et à travers 19 des 20 chromosomes et 97,4 % (38 paires) étaient préférentiellement des gènes paralogues dupliqués conservés situés dans des régions dupliquées du génome. Les duplications segmentaires spécifiques au soja ont contribué de manière significative à l'expansion de la famille de gènes Dof du soja. Ces protéines Dof ont été phylogénétiquement regroupées en neuf sous-groupes distincts parmi lesquels la structure des gènes et les compositions des motifs ont été considérablement conservées. L'analyse phylogénétique comparative de ces protéines Dof a révélé quatre groupes principaux, similaires à ceux rapportés pour Arabidopsis et le riz. La plupart des GmDof ont montré des modèles d'expression spécifiques basés sur des analyses de données ARN-seq. Les modèles d'expression de certains gènes dupliqués étaient partiellement redondants tandis que d'autres présentaient une diversité fonctionnelle, suggérant l'apparition d'une sous-fonctionnalisation au cours de l'évolution ultérieure. Une analyse complète du profil d'expression a également fourni des informations sur la divergence fonctionnelle spécifique du soja parmi les membres de la famille de gènes Dof. L'analyse des éléments cis-régulateurs de ces gènes GmDof a suggéré diverses fonctions associées à différents processus. Pris ensemble, nos résultats fournissent des informations utiles pour la caractérisation fonctionnelle des gènes Dof du soja en combinant l'analyse phylogénétique avec le profilage global de l'expression génique.

Translated Description (Spanish)

La familia de proteínas del dominio Dof es una familia clásica de factores de transcripción de dedos de zinc específicos de la planta que participan en una variedad de procesos biológicos. Existe una gran diversidad en el número de genes Dof en diferentes plantas. Sin embargo, solo hay informes muy limitados sobre la caracterización de los factores de transcripción Dof en la soja (Glycine max). En el presente estudio, se identificaron 78 supuestos genes Dof de la secuencia del genoma completo de la soja. Los genes GmDof predichos se distribuyeron no aleatoriamente dentro y a través de 19 de 20 cromosomas y el 97.4% (38 pares) se retuvieron preferentemente genes parálogos duplicados ubicados en regiones duplicadas del genoma. Las duplicaciones segmentarias específicas de la soja contribuyeron significativamente a la expansión de la familia de genes Dof de la soja. Estas proteínas Dof se agruparon filogenéticamente en nueve subgrupos distintos entre los que se conservaron considerablemente la estructura génica y las composiciones de motivos. El análisis filogenético comparativo de estas proteínas Dof reveló cuatro grupos principales, similares a los informados para Arabidopsis y arroz. La mayoría de los GmDof mostraron patrones de expresión específicos basados en análisis de datos de RNA-seq. Los patrones de expresión de algunos genes duplicados fueron parcialmente redundantes, mientras que otros mostraron diversidad funcional, lo que sugiere la aparición de sub-funcionalización durante la evolución posterior. El análisis exhaustivo del perfil de expresión también proporcionó información sobre la divergencia funcional específica de la soja entre los miembros de la familia de genes Dof. El análisis del elemento regulador cis de estos genes GmDof sugirió diversas funciones asociadas con diferentes procesos. En conjunto, nuestros resultados proporcionan información útil para la caracterización funcional de los genes Dof de soja combinando el análisis filogenético con el perfil de expresión génica global.

Files

journal.pone.0076809&type=printable.pdf

Files (2.9 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
md5:622dfad0c0f16d09ff96c27538fb8966
2.9 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
يكشف التحليل على مستوى الجينوم لعامل النسخ الجيني لعامل DOF عن خصائص وظيفية قابلة للتكرار خاصة بفول الصويا
Translated title (French)
L'analyse à l'échelle du génome de la famille des gènes du facteur de transcription Dof révèle des caractéristiques reproductibles et fonctionnelles spécifiques au soja
Translated title (Spanish)
El análisis de todo el genoma de la familia de genes del factor de transcripción Dof revela características duplicables y funcionales específicas de la soja

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2006598470
DOI
10.1371/journal.pone.0076809

Is supplement to
https://openalex.org/W3040603050 (Other)
https://openalex.org/W2565683002 (Other)
https://openalex.org/W2387304298 (Other)
https://openalex.org/W2166212839 (Other)
https://openalex.org/W2128301953 (Other)
https://openalex.org/W2097460046 (Other)
https://openalex.org/W2067460354 (Other)
https://openalex.org/W2009414370 (Other)
https://openalex.org/W1970221653 (Other)
https://openalex.org/W1968617170 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1494075612
  • https://openalex.org/W1500415856
  • https://openalex.org/W1528951187
  • https://openalex.org/W1540754642
  • https://openalex.org/W1768663167
  • https://openalex.org/W1967008937
  • https://openalex.org/W1967174206
  • https://openalex.org/W1975957489
  • https://openalex.org/W1983257236
  • https://openalex.org/W1987122345
  • https://openalex.org/W1989035557
  • https://openalex.org/W1990187840
  • https://openalex.org/W1990569248
  • https://openalex.org/W1999186914
  • https://openalex.org/W2000009089
  • https://openalex.org/W2001612090
  • https://openalex.org/W2012986985
  • https://openalex.org/W2014840769
  • https://openalex.org/W2019591778
  • https://openalex.org/W2023950668
  • https://openalex.org/W2024713126
  • https://openalex.org/W2032534260
  • https://openalex.org/W2048046638
  • https://openalex.org/W2050828877
  • https://openalex.org/W2051202492
  • https://openalex.org/W2055590933
  • https://openalex.org/W2058794730
  • https://openalex.org/W2065996794
  • https://openalex.org/W2067560313
  • https://openalex.org/W2070304450
  • https://openalex.org/W2074213315
  • https://openalex.org/W2083867302
  • https://openalex.org/W2085063163
  • https://openalex.org/W2091448229
  • https://openalex.org/W2097382368
  • https://openalex.org/W2100945610
  • https://openalex.org/W2111248748
  • https://openalex.org/W2114312655
  • https://openalex.org/W2117575205
  • https://openalex.org/W2118903288
  • https://openalex.org/W2125121305
  • https://openalex.org/W2125346198
  • https://openalex.org/W2127171942
  • https://openalex.org/W2133044796
  • https://openalex.org/W2134762964
  • https://openalex.org/W2135000328
  • https://openalex.org/W2136090457
  • https://openalex.org/W2136280642
  • https://openalex.org/W2136433550
  • https://openalex.org/W2140455347
  • https://openalex.org/W2141292707
  • https://openalex.org/W2141553090
  • https://openalex.org/W2145091349
  • https://openalex.org/W2146028373
  • https://openalex.org/W2150297520
  • https://openalex.org/W2153562609
  • https://openalex.org/W2153792785
  • https://openalex.org/W2154845780
  • https://openalex.org/W2158266834
  • https://openalex.org/W2158817527
  • https://openalex.org/W2162809411
  • https://openalex.org/W2167383473
  • https://openalex.org/W2169029772
  • https://openalex.org/W2172225462