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Int. J. Biol. Macromol..2020 Jun;S0141-8130(20)33688-6. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2020.06.235.Epub 2020-06-26.

Integrative analysis of the RNA interference toolbox in two Salicaceae willow species, and their roles in stress response in poplar (Populus trichocarpa Torr. & Gray).

  • Yunpeng Cao
  • Xiangqin Xu
  • Lan Jiang
PMID: 32599244 DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2020.06.235.

抄録

転写サイレンシングにおけるクロマチン修飾と転写後レベルでのRNA干渉(RNAi)に関連した遺伝子発現の制御。RNA依存性RNAポリメラーゼ(RDR)とArgonaute(AGO)は、RNAiの中核成分であるDicer-like(DCL)とともに、これらの過程で重要な役割を果たしている。ここでは、P. trichococarpaにおいて14個のPtAGO、5個のPtDCL、9個のPtRDRを同定し、別のサリ科のヤナギ(Salix suchowensis Cheng)のそれと比較した。最尤木を用いた解析の結果、AGO, DCL, RDRの各ファミリーは4つの亜ファミリーに分類された。P. trichococarpaとS. suchowensisのRNAi-toolbox遺伝子の間には43の直交対が確認された。その結果、16個のコリネアー遺伝子対が、10個以上の保存されたフランキング遺伝子を含むマイクロシンテニーの高い領域で検出されたことから、これらの遺伝子対は大規模な複製イベントから進化したものと考えられた。RNAi-toolbox遺伝子の多くはアップレギュレーションされており、P. trichocarpaは寒さ、塩分、干ばつ、熱ストレスに対応するために特殊な制御機構を進化させたと考えられた。また、いくつかのRNAi-toolbox遺伝子は茎で最も高発現しており、これらの遺伝子はP. trichococarpaの茎の発生過程でsmall RNAの調節に機能している可能性が示唆された。これらの結果は、統合的な解析を行うことで、P. trichococarpa の RNAi-toolbox 遺伝子の機能と重複を明らかにした。

Regulation of gene expression related to chromatin modification at the transcriptional silencing and RNA interference (RNAi) at the post-transcriptional level. RNA-dependent RNA polymerase (RDR) and Argonaute (AGO), along with Dicer-like (DCL) from the core components of RNAi, play integral roles in these processes. Here, 14 PtAGOs, 5 PtDCLs, and 9 PtRDRs were identified in P. trichocarpa and compared them with those of another Salicaceae willow (Salix suchowensis Cheng). Maximum-likelihood trees revealed that each AGO, DCL, and RDR family members were divided into four subfamilies. Forty-three orthologous pairs were identified between the P. trichocarpa and S. suchowensis RNAi-toolbox genes. Sixteen collinear gene pairs were detected in highly microsynteny regions with containing more than ten pairs of conserved flanking-genes, indicated that they were considered to have evolved from the large-scale duplication events. Many of the RNAi-toolbox genes were up-regulated, suggesting P. trichocarpa should have evolved specialized regulatory mechanisms in response to cold, salt, drought and heat stresses. Some RNAi-toolbox genes were most highly expressed in stem, suggesting these genes may function in the regulation of small RNAs during P. trichocarpa stem development. Our results provided the integrative analysis and highlighted the function and duplication of the RNAi-toolbox genes in P. trichocarpa.

Copyright © 2020. Published by Elsevier B.V.