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Understanding the early cold response mechanism in IR64 indica rice variety through comparative transcriptome analysis.
BMC Genomics ( IF 4.4 ) Pub Date : 2020-06-24 , DOI: 10.1186/s12864-020-06841-2 Pratiti Dasgupta 1 , Abhishek Das 2 , Sambit Datta 1 , Ishani Banerjee 1 , Sucheta Tripathy 2 , Shubho Chaudhuri 1
BMC Genomics ( IF 4.4 ) Pub Date : 2020-06-24 , DOI: 10.1186/s12864-020-06841-2 Pratiti Dasgupta 1 , Abhishek Das 2 , Sambit Datta 1 , Ishani Banerjee 1 , Sucheta Tripathy 2 , Shubho Chaudhuri 1
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Cellular reprogramming in response to environmental stress involves alteration of gene expression, changes in the protein and metabolite profile for ensuring better stress management in plants. Similar to other plant species originating in tropical and sub-tropical areas, indica rice is highly sensitive to low temperature that adversely affects its growth and grain productivity. Substantial work has been done to understand cold induced changes in gene expression in rice plants. However, adequate information is not available for early gene expression, especially in indica variety. Therefore, a transcriptome profile was generated for cold shock treated seedlings of IR64 variety to identify early responsive genes. The functional annotation of early DEGs shows enrichment of genes involved in altered membrane rigidity and electrolytic leakage, the onset of calcium signaling, ROS generation and activation of stress responsive transcription factors in IR64. Gene regulatory network suggests that cold shock induced Ca2+ signaling activates DREB/CBF pathway and other groups of transcription factors such as MYB, NAC and ZFP; for activating various cold-responsive genes. The analysis also indicates that cold induced signaling proteins like RLKs, RLCKs, CDPKs and MAPKK and ROS signaling proteins. Further, several late-embryogenesis-abundant (LEA), dehydrins and low temperature-induced-genes were upregulated under early cold shock condition, indicating the onset of water-deficit conditions. Expression profiling in different high yielding cultivars shows high expression of cold-responsive genes in Heera and CB1 indica varieties. These varieties show low levels of cold induced ROS production, electrolytic leakage and high germination rate post-cold stress, compared to IR36 and IR64. Collectively, these results suggest that these varieties may have improved adaptability to cold stress. The results of this study provide insights about early responsive events in Oryza sativa l.ssp. indica cv IR64 in response to cold stress. Our data shows the onset of cold response is associated with upregulation of stress responsive TFs, hydrophilic proteins and signaling molecules, whereas, the genes coding for cellular biosynthetic enzymes, cell cycle control and growth-related TFs are downregulated. This study reports that the generation of ROS is integral to the early response to trigger the ROS mediated signaling events during later stages.
中文翻译:
通过比较转录组分析了解IR64 rice稻品种的早期冷应答机制。
响应环境胁迫而进行的细胞重编程涉及基因表达的改变,蛋白质和代谢产物谱的改变,以确保更好地控制植物中的胁迫。与热带和亚热带地区的其他植物物种相似,in稻对低温高度敏感,这会对稻米的生长和谷物生产力产生不利影响。已经进行了大量工作来了解冷诱导的水稻植物基因表达的变化。但是,尚无足够的信息用于早期基因表达,特别是在in稻品种中。因此,生成了转录组图谱,用于IR64品种经过冷休克处理的幼苗,以鉴定早期响应基因。早期DEG的功能注释显示,涉及膜刚性和电解渗漏改变的基因富集,钙信号的发生,ROS的产生以及IR64中应激反应转录因子的激活。基因调控网络表明,冷激诱导的Ca2 +信号传导激活了DREB / CBF途径和其他转录因子组,例如MYB,NAC和ZFP。用于激活各种冷应答基因。分析还表明,冷诱导的信号蛋白如RLK,RLCK,CDPK和MAPKK和ROS信号蛋白。此外,在早期冷休克条件下,一些后期胚发生丰富(LEA),脱水蛋白和低温诱导的基因被上调,表明出现缺水情况。在不同高产品种中的表达谱显示Heera和CB1 d稻品种中的冷应答基因高表达。这些品种显示出低水平的冷诱导ROS产生,与IR36和IR64相比,电解渗漏和发冷后发芽率高。总的来说,这些结果表明这些品种可能对冷胁迫具有改善的适应性。这项研究的结果提供了有关水稻早熟反应的见解。印度c IR64应对冷胁迫。我们的数据表明,冷反应的发生与应激反应性TF,亲水性蛋白和信号分子的上调有关,而编码细胞生物合成酶,细胞周期控制和与生长相关的TFs的基因被下调。这项研究报告说,ROS的生成是早期反应中不可或缺的部分,可以在后期触发ROS介导的信号事件。这些结果表明,这些品种可能对冷胁迫具有更好的适应性。这项研究的结果提供了有关水稻早熟反应的见解。印度c IR64应对冷胁迫。我们的数据表明,冷反应的发生与应激反应性TF,亲水性蛋白和信号分子的上调有关,而编码细胞生物合成酶,细胞周期控制和与生长相关的TFs的基因被下调。这项研究报告说,ROS的生成是早期反应中不可或缺的部分,可以在后期触发ROS介导的信号事件。这些结果表明,这些品种可能对冷胁迫具有更好的适应性。这项研究的结果提供了有关水稻早熟反应的见解。印度c IR64应对冷胁迫。我们的数据表明,冷反应的发生与应激反应性TF,亲水性蛋白和信号分子的上调有关,而编码细胞生物合成酶,细胞周期控制和与生长相关的TFs的基因被下调。这项研究报告说,ROS的生成是早期反应中不可或缺的部分,可以在后期触发ROS介导的信号事件。印度c IR64应对冷胁迫。我们的数据表明,冷反应的发生与应激反应性TF,亲水性蛋白和信号分子的上调有关,而编码细胞生物合成酶,细胞周期控制和与生长相关的TFs的基因被下调。这项研究报告说,ROS的生成是早期反应中不可或缺的部分,可以在后期触发ROS介导的信号事件。印度c IR64应对冷胁迫。我们的数据表明,冷反应的发生与应激反应性TF,亲水性蛋白和信号分子的上调有关,而编码细胞生物合成酶,细胞周期控制和与生长相关的TFs的基因被下调。这项研究报告说,ROS的生成是早期反应中不可或缺的部分,可以在后期触发ROS介导的信号事件。
更新日期:2020-06-24
中文翻译:
通过比较转录组分析了解IR64 rice稻品种的早期冷应答机制。
响应环境胁迫而进行的细胞重编程涉及基因表达的改变,蛋白质和代谢产物谱的改变,以确保更好地控制植物中的胁迫。与热带和亚热带地区的其他植物物种相似,in稻对低温高度敏感,这会对稻米的生长和谷物生产力产生不利影响。已经进行了大量工作来了解冷诱导的水稻植物基因表达的变化。但是,尚无足够的信息用于早期基因表达,特别是在in稻品种中。因此,生成了转录组图谱,用于IR64品种经过冷休克处理的幼苗,以鉴定早期响应基因。早期DEG的功能注释显示,涉及膜刚性和电解渗漏改变的基因富集,钙信号的发生,ROS的产生以及IR64中应激反应转录因子的激活。基因调控网络表明,冷激诱导的Ca2 +信号传导激活了DREB / CBF途径和其他转录因子组,例如MYB,NAC和ZFP。用于激活各种冷应答基因。分析还表明,冷诱导的信号蛋白如RLK,RLCK,CDPK和MAPKK和ROS信号蛋白。此外,在早期冷休克条件下,一些后期胚发生丰富(LEA),脱水蛋白和低温诱导的基因被上调,表明出现缺水情况。在不同高产品种中的表达谱显示Heera和CB1 d稻品种中的冷应答基因高表达。这些品种显示出低水平的冷诱导ROS产生,与IR36和IR64相比,电解渗漏和发冷后发芽率高。总的来说,这些结果表明这些品种可能对冷胁迫具有改善的适应性。这项研究的结果提供了有关水稻早熟反应的见解。印度c IR64应对冷胁迫。我们的数据表明,冷反应的发生与应激反应性TF,亲水性蛋白和信号分子的上调有关,而编码细胞生物合成酶,细胞周期控制和与生长相关的TFs的基因被下调。这项研究报告说,ROS的生成是早期反应中不可或缺的部分,可以在后期触发ROS介导的信号事件。这些结果表明,这些品种可能对冷胁迫具有更好的适应性。这项研究的结果提供了有关水稻早熟反应的见解。印度c IR64应对冷胁迫。我们的数据表明,冷反应的发生与应激反应性TF,亲水性蛋白和信号分子的上调有关,而编码细胞生物合成酶,细胞周期控制和与生长相关的TFs的基因被下调。这项研究报告说,ROS的生成是早期反应中不可或缺的部分,可以在后期触发ROS介导的信号事件。这些结果表明,这些品种可能对冷胁迫具有更好的适应性。这项研究的结果提供了有关水稻早熟反应的见解。印度c IR64应对冷胁迫。我们的数据表明,冷反应的发生与应激反应性TF,亲水性蛋白和信号分子的上调有关,而编码细胞生物合成酶,细胞周期控制和与生长相关的TFs的基因被下调。这项研究报告说,ROS的生成是早期反应中不可或缺的部分,可以在后期触发ROS介导的信号事件。印度c IR64应对冷胁迫。我们的数据表明,冷反应的发生与应激反应性TF,亲水性蛋白和信号分子的上调有关,而编码细胞生物合成酶,细胞周期控制和与生长相关的TFs的基因被下调。这项研究报告说,ROS的生成是早期反应中不可或缺的部分,可以在后期触发ROS介导的信号事件。印度c IR64应对冷胁迫。我们的数据表明,冷反应的发生与应激反应性TF,亲水性蛋白和信号分子的上调有关,而编码细胞生物合成酶,细胞周期控制和与生长相关的TFs的基因被下调。这项研究报告说,ROS的生成是早期反应中不可或缺的部分,可以在后期触发ROS介导的信号事件。