RNA Sequencing Reveals Phenylpropanoid Biosynthesis Genes and Transcription Factors for Hevea brasiliensis Reaction Wood Formation.
RNA Sequencing Reveals Phenylpropanoid Biosynthesis Genes and Transcription Factors for Hevea brasiliensis Reaction Wood Formation.
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RNA测序揭示巴西橡胶树反应木材形成的苯丙类生物合成基因和转录因子。
DOI：
10.3389/fgene.2021.763841
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发表时间：
2021
影响因子：
3.7
通讯作者：
Tu Z
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Meng X;Wang Y;Li J;Jiao N;Zhang X;Zhang Y;Chen J;Tu Z
鉴于木材在许多工业应用中的重要性，许多研究都集中在木材的形成，特别是木质素的生物合成上。然而，橡胶树（Hevea brasiliensis）中木质素生物合成的调控机制仍有待阐明。在这里，我们获得了深入了解橡胶树木质素生物合成的机制，使用反应木材（木材与异常的组织结构引起的重力或人工机械处理）作为实验模型。我们使用RNA测序（RNA-seq）对来自张力木（TW）、对生木（OW）和正常木（NW）的橡胶树成熟木质部进行转录组分析。在TW与NW、OW与NW和TW与OW中分别鉴定了总共214、1，280和32个差异表达基因（DEG）。GO和KEGG富集分析表明玉米素生物合成、植物激素信号转导、苯丙烷类化合物生物合成以及植物-病原菌互作途径在反应木形成中起重要作用。利用16个参与苯丙素合成的转录本和129个编码转录因子的转录本构建了橡胶树木质素合成的转录因子基因调控网络。其中MYB、C_2H_2和NAC三种转录因子对参与苯丙素类生物合成的所有DEG都有调节作用。总之，这项研究确定了可能参与苯丙素类生物合成的候选基因和转录因子，并为橡胶树木质素生物合成的调控机制提供了新的见解。
Given the importance of wood in many industrial applications, much research has focused on wood formation, especially lignin biosynthesis. However, the mechanisms governing the regulation of lignin biosynthesis in the rubber tree (Hevea brasiliensis) remain to be elucidated. Here, we gained insight into the mechanisms of rubber tree lignin biosynthesis using reaction wood (wood with abnormal tissue structure induced by gravity or artificial mechanical treatment) as an experimental model. We performed transcriptome analysis of rubber tree mature xylem from tension wood (TW), opposite wood (OW), and normal wood (NW) using RNA sequencing (RNA-seq). A total of 214, 1,280, and 32 differentially expressed genes (DEGs) were identified in TW vs. NW, OW vs. NW, and TW vs. OW, respectively. GO and KEGG enrichment analysis of DEGs from different comparison groups showed that zeatin biosynthesis, plant hormone signal transduction, phenylpropanoid biosynthesis, and plant–pathogen interaction pathways may play important roles in reaction wood formation. Sixteen transcripts involved in phenylpropanoid biosynthesis and 129 transcripts encoding transcription factors (TFs) were used to construct a TF–gene regulatory network for rubber tree lignin biosynthesis. Among them, MYB, C2H2, and NAC TFs could regulate all the DEGs involved in phenylpropanoid biosynthesis. Overall, this study identified candidate genes and TFs likely involved in phenylpropanoid biosynthesis and provides novel insights into the mechanisms regulating rubber tree lignin biosynthesis.
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