C4 photosynthesis is a trait that h

C4 photosynthesis is a trait that has evolved in 66 independent plant lineages and increases the efficiency
of carbon fixation. The shift from C3 to C4 photosynthesis requires substantial changes to genes and
gene functions effecting phenotypic, physiological and enzymatic changes. We investigate the role of
ancient whole genome duplications (WGD) as a source of new genes in the development of this trait and
compare expression between paralog copies. We compare Gynandropsis gynandra, the closest relative
of Arabidopsis that uses C4 photosynthesis, with its C3 relative Tarenaya hassleriana that underwent
a WGD named Th-. We establish through comparison of paralog synonymous substitution rate that
both species share this paleohexaploidy. Homologous clusters of photosynthetic gene families show that
gene copy numbers are similar to what would be expected given their duplication history and that no
significant difference between the C3 and C4 species exists in terms of gene copy number. This is further
confirmed by syntenic analysis of T. hassleriana, Arabidopsis thaliana and Aethionema arabicum, where
syntenic region copy number ratios lie close to what could be theoretically expected. Expression levels of
C4 photosynthesis orthologs show that regulation of transcript abundance in T. hassleriana is much less
strictly controlled than in G. gynandra, where orthologs have extremely similar expression patterns in
different organs, seedlings and seeds. We conclude that the Th- and older paleopolyploidy events have
had a significant influence on the specific genetic makeup of Cleomaceae versus Brassicaceae. Because
the copy number of various essential genes involved in C4 photosynthesis is not significantly influenced
by polyploidy combined with the factthattranscript abundance in G. gynandra is more strictly controlled,
we also conclude that recruitment of existing genes through regulatory changes is more likely to have
played a role in the shift to C4 than the neofunctionalization of duplicated genes.
DATA: The data deposited at NCBI represents raw RNA reads for each data series mentioned: 5 leaf
stages, root, stem, stamen, petal, carpel, sepal, 3 seedling stages and 3 seed stages of Tarenaya hassleriana
and Gynandropsis gynandra. The assembled reads were used for all analyses of this paper where RNA
was used. http

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

C4 photosynthesis is a trait that has evolved in 66 independent plant lineages and increases the efficiencyof carbon fixation. The shift from C3 to C4 photosynthesis requires substantial changes to genes andgene functions effecting phenotypic, physiological and enzymatic changes. We investigate the role ofancient whole genome duplications (WGD) as a source of new genes in the development of this trait andcompare expression between paralog copies. We compare Gynandropsis gynandra, the closest relativeof Arabidopsis that uses C4 photosynthesis, with its C3 relative Tarenaya hassleriana that underwenta WGD named Th-. We establish through comparison of paralog synonymous substitution rate thatboth species share this paleohexaploidy. Homologous clusters of photosynthetic gene families show thatgene copy numbers are similar to what would be expected given their duplication history and that nosignificant difference between the C3 and C4 species exists in terms of gene copy number. This is furtherconfirmed by syntenic analysis of T. hassleriana, Arabidopsis thaliana and Aethionema arabicum, wheresyntenic region copy number ratios lie close to what could be theoretically expected. Expression levels ofC4 photosynthesis orthologs show that regulation of transcript abundance in T. hassleriana is much lessstrictly controlled than in G. gynandra, where orthologs have extremely similar expression patterns inอวัยวะต่าง ๆ กล้าไม้ และเมล็ดพืช เราสรุปว่า Th - กับเหตุการณ์ paleopolyploidy เก่าได้มีอิทธิพลสำคัญในการแต่งหน้าทางพันธุกรรมเฉพาะของ Cleomaceae กับ Brassicaceae เนื่องจากจำนวนสำเนาของยีนที่สำคัญต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องในการสังเคราะห์ด้วยแสงของ C4 เป็นไม่มากมีอิทธิพลต่อโดย polyploidy รวมกับ factthattranscript อุดมสมบูรณ์ใน gynandra กรัมเพิ่มเติมอย่างเคร่งครัดควบคุมเรายังสรุปว่า สรรหาของยีนที่มีอยู่ผ่านการเปลี่ยนแปลงข้อบังคับมักจะมีเล่นบทบาทในกะกับ C4 กว่า neofunctionalization ของยีนซ้ำข้อมูล: ดิบอ่านอาร์เอ็นเอแต่ละชุดข้อมูลดังกล่าวแสดงถึงข้อมูลที่ฝากที่ NCBI: 5 ใบขั้น ราก ก้าน stamen กลีบดอกไม้ carpel, sepal แหล่ง 3 ขั้น และขั้น 3 เมล็ดของ Tarenaya hasslerianaและ Gynandropsis gynandra ใช้อ่านประกอบในการวิเคราะห์ทั้งหมดของเอกสารนี้ที่อาร์เอ็นเอใช้ http

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

C4 สังเคราะห์แสง เป็นลักษณะที่วิวัฒนาการ 66 อิสระและพืชพันธุ์เพิ่มประสิทธิภาพ
ของการตรึงคาร์บอน เปลี่ยนจาก C3 C4 สังเคราะห์แสง ต้องมีการเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก และมีผลต่อการทำงานของยีนยีน
คุณสมบัติ การเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยาและเอนไซม์ . เราศึกษาบทบาทของ
โบราณทั้งจีโนมการ ( wgd ) เป็นแหล่งของยีนใหม่ในการพัฒนาลักษณะและการแสดงออก paralog
เปรียบเทียบระหว่างชุด เราเปรียบเทียบ gynandropsis gynandra , ใกล้ญาติ
ของ Arabidopsis ที่ใช้ C4 สังเคราะห์แสงด้วย C3 ญาติ tarenaya hassleriana ที่ได้รับการ wgd ชื่อ th - เราสร้างผ่านการเปรียบเทียบ paralog พ้องทดแทนอัตราที่
แบ่งปัน paleohexaploidy ทั้งสองชนิดนี้ โฮโมโลกัสของยีนกลุ่มครอบครัวแสงแสดงว่า
ยีนคัดลอกตัวเลขคล้ายคลึงกับสิ่งที่คาดว่าจะเป็นประวัติศาสตร์ของพวกเขา และไม่ให้ซ้ำซ้อน
ความแตกต่างระหว่าง C3 และ C4 ชนิดที่มีอยู่ในแง่ของสำเนาของยีนจำนวน นี่คือเพิ่มเติม
ยืนยันโดยการวิเคราะห์ของ hassleriana syntenic ,thaliana Arabidopsis aethionema ยักษ์และที่อัตราส่วนจำนวนคัดลอกภูมิภาค syntenic
นอนใกล้ชิดกับสิ่งที่อาจจะคาดไว้ตามทฤษฎี ระดับการแสดงออกของ
C4 สังเคราะห์แสง orthologs แสดงให้เห็นว่าการควบคุมบันทึกมากมายใน ต. hassleriana มากน้อย
ควบคุมอย่างเข้มงวดกว่ากรัม gynandra ที่คล้ายกันมาก orthologs มีการแสดงออกในรูปแบบ
อวัยวะต่าง ๆต้นกล้าและเมล็ด เราสรุปได้ว่าเหตุการณ์ที่ขึ้น paleopolyploidy มี
มีอิทธิพลอย่างมีนัยสำคัญต่อเฉพาะแต่งหน้าพันธุกรรมของคลีโ าซีอี้กับ Brassicaceae . เพราะมีจำนวนชุดของยีน
จำเป็นต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องในการสังเคราะห์แสงจะไม่มีผลต่อ
โดยการรวมกับ factthattranscript ความอุดมสมบูรณ์ในกรัม gynandra มีการควบคุมอย่างเคร่งครัด
,เราก็สรุปได้ว่า การสรรหาของยีนที่มีอยู่ผ่านการเปลี่ยนแปลงกฎระเบียบนั้นน่าจะ
เล่นบทบาทในกะ C4 กว่าๆ neofunctionalization ของยีน .
ข้อมูล : ข้อมูลที่ฝากไว้ที่ ncbi เป็นวัตถุดิบซึ่งอ่านข้อมูลแต่ละชุดไว้ 5 ใบ
ขั้นตอน , ราก , ลำต้น , เกสรตัวผู้ , กลีบ , กา , 3 ขั้นตอน 3 ขั้นตอนของต้นกล้าและเมล็ด tarenaya hassleriana
และ gynandropsis gynandra . ประกอบอ่านใช้สำหรับการวิเคราะห์ของกระดาษที่ RNA
ถูกใช้ http