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Putative cis-Regulatory Elements Predict Iron Deficiency Responses in Arabidopsis Roots.
Plant Physiology ( IF 6.5 ) Pub Date : 2020-01-14 , DOI: 10.1104/pp.19.00760 Birte Schwarz 1 , Christina B Azodi 2, 3 , Shin-Han Shiu 2, 3, 4 , Petra Bauer 5, 6
Plant Physiology ( IF 6.5 ) Pub Date : 2020-01-14 , DOI: 10.1104/pp.19.00760 Birte Schwarz 1 , Christina B Azodi 2, 3 , Shin-Han Shiu 2, 3, 4 , Petra Bauer 5, 6
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Plant iron deficiency (-Fe) activates a complex regulatory network that coordinates root Fe uptake and distribution to sink tissues. In Arabidopsis (Arabidopsis thaliana), FER-LIKE FE DEFICIENCY-INDUCED TRANSCRIPTION FACTOR (FIT), a basic helix-loop-helix (bHLH) transcription factor (TF), regulates root Fe acquisition genes. Many other -Fe-induced genes are FIT independent, and instead regulated by other bHLH TFs and by yet unknown TFs. The cis-regulatory code, that is, the cis-regulatory elements (CREs) and their combinations that regulate plant -Fe-responses, remains largely elusive. Using Arabidopsis root transcriptome data and coexpression clustering, we identified over 100 putative CREs (pCREs) that predicted -Fe-induced gene expression in computational models. To assess pCRE properties and possible functions, we used large-scale in vitro TF binding data, positional bias, and evolutionary conservation. As one example, our approach uncovered pCREs resembling IDE1 (iron deficiency-responsive element 1), a known grass -Fe response CRE. Arabidopsis IDE1-likes were associated with FIT-dependent gene expression, more specifically with biosynthesis of Fe-chelating compounds. Thus, IDE1 seems to be conserved in grass and nongrass species. Our pCREs matched among others in vitro binding sites of B3, NAC, bZIP, and TCP TFs, which might be regulators of -Fe responses. Altogether, our findings provide a comprehensive source of cis-regulatory information for -Fe-responsive genes that advance our mechanistic understanding and inform future efforts in engineering plants with more efficient Fe uptake or transport systems.
中文翻译：
假定的顺式调控元件可预测拟南芥根中的铁缺乏反应。
植物铁缺乏症（-Fe）激活了一个复杂的调节网络，该网络协调根部铁的吸收和分布以沉没组织。在拟南芥（Arabidopsis thaliana）中，像FER缺陷诱导的转录因子（FIT）这样的基本螺旋-环-螺旋（bHLH）转录因子（TF）调节根铁的获取基因。许多其他的-Fe诱导基因是FIT独立的，而是由其他bHLH TF和未知的TF调控。顺式调控密码，即顺式调控元件（CREs）及其组合，调节植物对铁的响应，目前仍然难以捉摸。使用拟南芥根转录组数据和共表达聚类，我们确定了100多个推定的CRE（pCRE），它们在计算模型中预测-Fe诱导的基因表达。要评估pCRE属性和可能的功能，我们使用了大规模的体外TF结合数据，位置偏差和进化保守性。例如，我们的方法发现了类似于IDE1（铁缺乏反应元素1）的pCRE，这是一种已知的草铁反应CRE。拟南芥IDE1样与FIT依赖的基因表达有关，更具体地说与Fe螯合化合物的生物合成有关。因此，IDE1似乎在草和非草类物种中是保守的。我们的pCRE与B3，NAC，bZIP和TCP TF的体外结合位点相匹配，这可能是-Fe反应的调节剂。总而言之，我们的发现为-Fe反应性基因提供了顺式调控信息的全面来源，这些信息促进了我们对机理的理解，并为具有更有效的Fe吸收或转运系统的工程工厂的未来工作提供了信息。和进化保护。例如，我们的方法发现了类似于IDE1（铁缺乏反应元素1）的pCRE，这是一种已知的草铁反应CRE。拟南芥IDE1样与FIT依赖的基因表达有关，更具体地说与Fe螯合化合物的生物合成有关。因此，IDE1似乎在草和非草类物种中是保守的。我们的pCRE与B3，NAC，bZIP和TCP TF的体外结合位点相匹配，这可能是-Fe反应的调节剂。总而言之，我们的发现为-Fe反应性基因提供了顺式调控信息的全面来源，这些信息促进了我们对机理的理解，并为具有更有效的Fe吸收或转运系统的工程工厂的未来工作提供了信息。和进化保护。例如，我们的方法发现了类似于IDE1（铁缺乏反应元素1）的pCRE，这是一种已知的草铁反应CRE。拟南芥IDE1样与FIT依赖的基因表达有关，更具体地说与Fe螯合化合物的生物合成有关。因此，IDE1似乎在草和非草类物种中是保守的。我们的pCRE与B3，NAC，bZIP和TCP TF的体外结合位点相匹配，这可能是-Fe反应的调节剂。总而言之，我们的发现为-Fe反应性基因提供了顺式调控信息的全面来源，这些信息促进了我们对机理的理解，并为具有更有效的Fe吸收或转运系统的工程工厂的未来工作提供了信息。我们的方法发现了类似于IDE1（铁缺乏反应元素1）的pCRE，一种已知的草铁反应CRE。拟南芥IDE1样与FIT依赖的基因表达有关，更具体地说与Fe螯合化合物的生物合成有关。因此，IDE1似乎在草和非草类物种中是保守的。我们的pCRE与B3，NAC，bZIP和TCP TF的体外结合位点相匹配，这可能是-Fe反应的调节剂。总而言之，我们的发现为-Fe反应性基因提供了顺式调控信息的全面来源，这些信息促进了我们对机理的理解，并为具有更有效的Fe吸收或转运系统的工程工厂的未来工作提供了信息。我们的方法发现了类似于IDE1（铁缺乏反应元素1）的pCRE，一种已知的草铁反应CRE。拟南芥IDE1样与FIT依赖的基因表达有关，更具体地说与Fe螯合化合物的生物合成有关。因此，IDE1似乎在草和非草类物种中是保守的。我们的pCRE与B3，NAC，bZIP和TCP TF的体外结合位点相匹配，这可能是-Fe反应的调节剂。总而言之，我们的发现为-Fe反应性基因提供了顺式调控信息的全面来源，这些信息促进了我们对机理的理解，并为具有更有效的Fe吸收或转运系统的工程工厂的未来工作提供了信息。更具体地讲是与铁螯合化合物的生物合成有关。因此，IDE1似乎在草和非草类物种中是保守的。我们的pCRE与B3，NAC，bZIP和TCP TF的体外结合位点相匹配，这可能是-Fe反应的调节剂。总而言之，我们的发现为-Fe反应性基因提供了顺式调控信息的全面来源，这些信息促进了我们对机理的理解，并为具有更有效的Fe吸收或转运系统的工程工厂的未来工作提供了信息。更具体地讲是与铁螯合化合物的生物合成有关。因此，IDE1似乎在草和非草类物种中是保守的。我们的pCRE与B3，NAC，bZIP和TCP TF的体外结合位点相匹配，这可能是-Fe反应的调节剂。总而言之，我们的发现为-Fe反应性基因提供了顺式调控信息的全面来源，这些信息促进了我们对机理的理解，并为具有更有效的Fe吸收或转运系统的工程工厂的未来工作提供了信息。
更新日期：2020-03-03
中文翻译：
假定的顺式调控元件可预测拟南芥根中的铁缺乏反应。
植物铁缺乏症（-Fe）激活了一个复杂的调节网络，该网络协调根部铁的吸收和分布以沉没组织。在拟南芥（Arabidopsis thaliana）中，像FER缺陷诱导的转录因子（FIT）这样的基本螺旋-环-螺旋（bHLH）转录因子（TF）调节根铁的获取基因。许多其他的-Fe诱导基因是FIT独立的，而是由其他bHLH TF和未知的TF调控。顺式调控密码，即顺式调控元件（CREs）及其组合，调节植物对铁的响应，目前仍然难以捉摸。使用拟南芥根转录组数据和共表达聚类，我们确定了100多个推定的CRE（pCRE），它们在计算模型中预测-Fe诱导的基因表达。要评估pCRE属性和可能的功能，我们使用了大规模的体外TF结合数据，位置偏差和进化保守性。例如，我们的方法发现了类似于IDE1（铁缺乏反应元素1）的pCRE，这是一种已知的草铁反应CRE。拟南芥IDE1样与FIT依赖的基因表达有关，更具体地说与Fe螯合化合物的生物合成有关。因此，IDE1似乎在草和非草类物种中是保守的。我们的pCRE与B3，NAC，bZIP和TCP TF的体外结合位点相匹配，这可能是-Fe反应的调节剂。总而言之，我们的发现为-Fe反应性基因提供了顺式调控信息的全面来源，这些信息促进了我们对机理的理解，并为具有更有效的Fe吸收或转运系统的工程工厂的未来工作提供了信息。和进化保护。例如，我们的方法发现了类似于IDE1（铁缺乏反应元素1）的pCRE，这是一种已知的草铁反应CRE。拟南芥IDE1样与FIT依赖的基因表达有关，更具体地说与Fe螯合化合物的生物合成有关。因此，IDE1似乎在草和非草类物种中是保守的。我们的pCRE与B3，NAC，bZIP和TCP TF的体外结合位点相匹配，这可能是-Fe反应的调节剂。总而言之，我们的发现为-Fe反应性基因提供了顺式调控信息的全面来源，这些信息促进了我们对机理的理解，并为具有更有效的Fe吸收或转运系统的工程工厂的未来工作提供了信息。和进化保护。例如，我们的方法发现了类似于IDE1（铁缺乏反应元素1）的pCRE，这是一种已知的草铁反应CRE。拟南芥IDE1样与FIT依赖的基因表达有关，更具体地说与Fe螯合化合物的生物合成有关。因此，IDE1似乎在草和非草类物种中是保守的。我们的pCRE与B3，NAC，bZIP和TCP TF的体外结合位点相匹配，这可能是-Fe反应的调节剂。总而言之，我们的发现为-Fe反应性基因提供了顺式调控信息的全面来源，这些信息促进了我们对机理的理解，并为具有更有效的Fe吸收或转运系统的工程工厂的未来工作提供了信息。我们的方法发现了类似于IDE1（铁缺乏反应元素1）的pCRE，一种已知的草铁反应CRE。拟南芥IDE1样与FIT依赖的基因表达有关，更具体地说与Fe螯合化合物的生物合成有关。因此，IDE1似乎在草和非草类物种中是保守的。我们的pCRE与B3，NAC，bZIP和TCP TF的体外结合位点相匹配，这可能是-Fe反应的调节剂。总而言之，我们的发现为-Fe反应性基因提供了顺式调控信息的全面来源，这些信息促进了我们对机理的理解，并为具有更有效的Fe吸收或转运系统的工程工厂的未来工作提供了信息。我们的方法发现了类似于IDE1（铁缺乏反应元素1）的pCRE，一种已知的草铁反应CRE。拟南芥IDE1样与FIT依赖的基因表达有关，更具体地说与Fe螯合化合物的生物合成有关。因此，IDE1似乎在草和非草类物种中是保守的。我们的pCRE与B3，NAC，bZIP和TCP TF的体外结合位点相匹配，这可能是-Fe反应的调节剂。总而言之，我们的发现为-Fe反应性基因提供了顺式调控信息的全面来源，这些信息促进了我们对机理的理解，并为具有更有效的Fe吸收或转运系统的工程工厂的未来工作提供了信息。更具体地讲是与铁螯合化合物的生物合成有关。因此，IDE1似乎在草和非草类物种中是保守的。我们的pCRE与B3，NAC，bZIP和TCP TF的体外结合位点相匹配，这可能是-Fe反应的调节剂。总而言之，我们的发现为-Fe反应性基因提供了顺式调控信息的全面来源，这些信息促进了我们对机理的理解，并为具有更有效的Fe吸收或转运系统的工程工厂的未来工作提供了信息。更具体地讲是与铁螯合化合物的生物合成有关。因此，IDE1似乎在草和非草类物种中是保守的。我们的pCRE与B3，NAC，bZIP和TCP TF的体外结合位点相匹配，这可能是-Fe反应的调节剂。总而言之，我们的发现为-Fe反应性基因提供了顺式调控信息的全面来源，这些信息促进了我们对机理的理解，并为具有更有效的Fe吸收或转运系统的工程工厂的未来工作提供了信息。
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