[ad_1]
Перестройка экспрессии генов часто способствует фенотипической эволюции между недавно дивергировавшимися видами. Изменения в паттернах экспрессии генов могут быть вызваны мутациями либо в цис-регуляторных областях (промоторах) самого гена, либо в транс-действующих регуляторных генах (транскрипционных факторах). Однако эффекты цис- и трансрегуляторных вариантов на полногеномном уровне экспрессии генов, приводящих к фенотипической дифференциации в органах цветка у близкородственных вновь дивергировавшихся видов, не очень ясны.
Исследователи из Уханьского ботанического сада Китайской академии наук (CAS) выбрали два вида лотоса, Nelumbo nucifera с красными цветами и Nelumbo lutea с желтыми цветами в Nelumbo, а также их гибриды F1 в качестве экспериментальных объектов. На основе однонуклеотидных полиморфизмов, полученных в результате повторного секвенирования и секвенирования транскриптома среди родителей и гибридов F1, был проведен глобальный аллель-специфический анализ экспрессии, чтобы выявить относительный вклад цис- и трансрегуляторных расхождений по всему геному в дифференциацию окраски цветков у гибридов F1. межвидовой.
В сочетании с содержанием общих антоцианидинов и каротиноидов в высокоэффективной жидкостной хроматографии они сосредоточились на роли цис- и трансрегуляторных вариантов ключевых генов, участвующих в путях биосинтеза антоцианов и каротиноидов.
Результаты показали, что трансрегуляторные варианты имеют более высокую корреляцию с дифференциацией экспрессии генов в тканях лепестков между двумя видами. А гены со значительно более высокой экспрессией у N. lutea, как правило, регулируются трансрегуляторными вариантами.
Кроме того, хабовые гены в модулях взвешенных сетей совместной экспрессии, связанных с антоцианинами и каротиноидами, предпочтительно регулировались транс-только с доминантным наследованием, что включало перестройку регуляторных сетей генов антоцианов и каротиноидов между двумя видами.
Гены с различными регуляторными категориями предпочитали специфический способ наследования экспрессии генов у гибридов F1. Гены под цис-только и транс-только регуляцией были значительно обогащены для аддитивного наследования и доминантного наследования, соответственно.
Кроме того, гены с антагонистическими цис- и транс-эффектами (цис-транс-компенсирующие регуляторные варианты и цис-транс-компенсаторные регуляторные варианты) показали значительное обогащение трансгрессивного наследования.
При плейотропных ограничениях гены с только транс-регуляцией демонстрируют относительно большую широту экспрессии и более высокий уровень экспрессии, чем гены с только цис-регуляцией. Они с большей вероятностью сохранялись после дупликации всего генома у лотоса и подвергались более высокому избирательному давлению.
Было несколько известных генов в цис- и трансрегуляторных вариантах в модулях анализа взвешенной корреляционной сети, участвующих в пути биосинтеза антоцианов и пути биосинтеза каротиноидов.
Ген антоцианин-5-ароматической ацилтрансферазы подвергался цис-транс-компенсирующей регуляции, а ген глутатион-s-трансферазы F11 с цис-транс-усиливающей регуляцией демонстрировал гораздо более высокую экспрессию в N. nucifera, что способствовало накоплению антоцианов.
Уровень экспрессии гена ликопин-ε-циклазы был значительно выше у N. lutea, что способствовало накоплению каротиноидов, что свидетельствует о наличии цис- и трансрегуляторных вариантов, участвующих в перестройке регуляторных сетей генов антоцианов и каротиноидов.
Различия в экспрессии этих трех генов оказали важное влияние на дифференциацию окраски цветков между двумя видами лотоса. Результаты этого исследования дают новый взгляд на генетический механизм фенотипического полиморфизма у Nelumbo.
Это исследование было опубликовано в Физиология растенийпод названием «Наследование экспрессии и ограничения на цис- и трансрегуляторные мутации, лежащие в основе вариаций цвета лотоса».
Дополнительная информация:
Zhiyan Gao et al. Наследование экспрессии и ограничения на цис- и трансрегуляторные мутации, лежащие в основе изменчивости цвета лотоса, Физиология растений (2022). DOI: 10.1093/plphys/kiac522
Предоставлено Китайской академией наук
Цитата: Цис- и трансрегуляторные варианты влияют на дифференциацию окраски цветков между видами лотоса (2023 г., 11 января), получено 11 января 2023 г. с https://phys.org/news/2023-01-cis-and-trans-regulatory-variants- аффект-дифференциация.html
Этот документ защищен авторским правом. За исключением любой честной сделки с целью частного изучения или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.
[ad_2]
Source link