エクスパンシン遺伝子ファミリーのゲノムワイドな同定により、エクスパンシン遺伝子が綿花の繊維細胞の成長に関与していることが明らかになった

Genome-wide identification of the expansin gene family reveals that expansin genes are involved in fibre cell growth in cotton.

• Li-Min Lv
• Dong-Yun Zuo
• Xing-Fen Wang
• Hai-Liang Cheng
• You-Ping Zhang
• Qiao-Lian Wang
• Guo-Li Song
• Zhi-Ying Ma

抄録

背景:

エクスパンシン（EXP）は、植物の細胞壁やセルロース物質を緩めるタンパク質群であり、植物の細胞成長や多様な発生過程の調節に関与している。しかし、綿花におけるこの遺伝子ファミリーの生物学的機能は未だ不明である。

BACKGROUND: Expansins (EXPs), a group of proteins that loosen plant cell walls and cellulosic materials, are involved in regulating cell growth and diverse developmental processes in plants. However, the biological functions of this gene family in cotton are still unknown.

結果:

本論文では、Gossypium hirsutumのエクスパンシン遺伝子を合計93個同定した。これらの遺伝子は、GhEXPA67個、GhEXPB8個、GhEXLA6個、GhEXLB12個の4つのサブファミリーに分類され、15のサブグループに分類された。93個のエキパンシン遺伝子はGhir_A02とGhir_D06を除いて24本の染色体に分布している。すべてのGhEXP遺伝子は複数のエクソンを含み、各GhEXPタンパク質は複数の保存されたモチーフを持っている。トランスクリプトプロファイリングとqPCR解析の結果、エキパンシン遺伝子は綿繊維の発達段階に応じて異なる発現パターンを持つことが明らかになった。その中で、開始段階では3遺伝子（GhEXPA4o、GhEXPA1A、GhEXPA8h）が高発現し、9遺伝子（GhEXPA4a、GhEXPA13a、GhEXPA4f、GhEXPA4q、GhEXPA8f、GhEXPA2、GhEXPA8g）が高発現していた。GhEXPA8a、GhEXPA4n)は高速伸長期に高発現し、GhEXLA1c、GhEXLA1fは繊維発生の移行期に優先的に発現していました。

RESULTS: In this paper, we identified a total of 93 expansin genes in Gossypium hirsutum. These genes were classified into four subfamilies, including 67 GhEXPAs, 8 GhEXPBs, 6 GhEXLAs, and 12 GhEXLBs, and divided into 15 subgroups. The 93 expansin genes are distributed over 24 chromosomes, excluding Ghir_A02 and Ghir_D06. All GhEXP genes contain multiple exons, and each GhEXP protein has multiple conserved motifs. Transcript profiling and qPCR analysis revealed that the expansin genes have distinct expression patterns among different stages of cotton fibre development. Among them, 3 genes (GhEXPA4o, GhEXPA1A, and GhEXPA8h) were highly expressed in the initiation stage, 9 genes (GhEXPA4a, GhEXPA13a, GhEXPA4f, GhEXPA4q, GhEXPA8f, GhEXPA2, GhEXPA8g, GhEXPA8a, and GhEXPA4n) had high expression during the fast elongation stage, and GhEXLA1c and GhEXLA1f were preferentially expressed in the transition stage of fibre development.

結論:

我々の結果は、綿花の繊維発達に関連したエクスパンシン遺伝子の生物学的機能をさらに解明するための確かな基礎を提供し、将来の作物改良のための貴重な遺伝資源を提供するものである。

CONCLUSIONS: Our results provide a solid basis for further elucidation of the biological functions of expansin genes in relation to cotton fibre development and valuable genetic resources for future crop improvement.