Effect of Vernalization on the Expression of Flowering Time Genes in Chickpea

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Vernalization, or prolonged exposure to cold, significantly accelerates flowering and increases yields in many crops. The mechanisms of the effect of vernalization on the transition to flowering are well studied in the model organism Arabidopsis thaliana, but have not yet been uncovered in legumes. We examined the effect of vernalization on flowering gene expression in one of the most important legumes, chickpea. The response to vernalization is characteristic of wild chickpea species, while this property is largely lost in the cultivated varieties. We compared expression of orthologs of the main Arabidopsis flowering regulators in wild and cultivated chickpea with and without vernalization. The expression levels of FTa1 and FTa3 gene products increased significantly after vernalization, regardless of species. At the same time, the response to vernalization of FT-activated genes differed between cultivated and wild chickpea, suggesting different regulatory mechanisms in the gene network.

作者简介

M. Bankin

Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University

St. Petersburg, Russia

M. Duk

Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University; Ioffe Institute

St. Petersburg, Russia; St. Petersburg, Russia

J. Puhalsky

Pushkin Leningrad State University

Pushkin, St. Petersburg, Russia

S. Loskutov

Pushkin Leningrad State University

Pushkin, St. Petersburg, Russia

E. Semenova

Far Eastern State Agrarian University

Blagoveshchensk, Russia

M. Gurkina

Astrakhan Experimental Station of Federal Research Center “N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources”

Yaksatovo, Astrakhan Region, Russia

М. Vishnyakova

Federal Research Center “N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources” (VIR)

St. Petersburg, Russia

S. Surkova

Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University

Email: surkova_syu@spbstu.ru
St. Petersburg, Russia

参考

  1. Sharma S. and Upadhyaya H. D. Vernalization and photoperiod response in annual wild cicer species and cultivated chickpea. Crop Sci., 55 (5), 2393–2400 (2015). doi: 10.2135/cropsci2014.09.0598
  2. Pinhasi van-Oss R., Sherman A., Zhang H. B., Vandemark G., Coyne C., and Abbo S. Vernalization response of domesticated × wild chickpea progeny is subject to strong genotype by environment interaction. Plant Breed., 135 (1), 102–110 (2016). doi: 10.1111/pbr.12325
  3. Gaur P. M., Jukanti A. K., and Varshney R. K. Impact of genomic technologies on chickpea breeding strategies. Agronomy, 2 (3),199–221 (2012).
  4. von Wettberg E., Chang P. L., Başdemir F., Carrasquila-Garcia N., Korbu L. B., Moenga S. M., Bedada G., Greenlon A., Moriuchi K. S., Singh V., Cordeiro M. A., Noujdina N. V., Dinegde K. N., Shah Sani S., Getahun T., Vance L., Bergmann E., Lindsay D., Mamo B. E., Warschefsky E. J., Dacosta-Calheiros E., Marques E., Yilmaz M. A., Cakmak A., Rose J., Migneault A., Krieg Ch. P., Saylak S., Temel H., Friesen M. L., Siler E., Akhmetov Zh., Ozcelik H., Kholova J., Can C., Gaur P., Yildirim M., Sharma H., Vadez V., Tesfaye K., Woldemedhin A. F., Tar’an B., Aydogan A., Bukun B., Penmetsa R. V., Berger J., Kahraman A., Nuzhdin S. V., and Cook D. R. Ecology and genomics of an important crop wild relative as a prelude to agricultural innovation. Nature Commun., 9 (1), 649 (2018). doi: 10.1038/s41467-018-02867-z
  5. Wigge P. A., Kim M. C., Jaeger K. E., Busch W., Schmid M., Lohmann J. U., and Weigel D. Integration of spatial and temporal information during floral induction in Arabidopsis. Science, 309 (5737), 1056–1059 (2005). doi: 10.1126/science.1114358
  6. Zeevaart J. A. Leaf-produced floral signals. Curr. Opin. Plant Biol., 11, 541–547 (2008).
  7. Lee J. H., Hong S. M., Yoo S. J., Park O. K., Lee J. S., and Ahn J. H. Integration of floral inductive signals by flowering locus T and suppressor of overexpression of Constans 1. Physiol. Plantarum, 126 (4), 475–483 (2006). DOI :10.1111/j.1399-3054.2006.00619.x
  8. Searle I., He Y., Turck F., Vincent C., Fornara F., Krober S., Amasino R. A., and Coupland G. The transcription factor FLC confers a flowering response to vernalization by repressing meristem competence and systemic signaling in Arabidopsis. Genes Devel., 20 (7), 898–912 (2006). doi: 10.1101/gad.373506
  9. Mateos J. L., Madrigal P., Tsuda K., Rawat V., Richter R., Romera-Branchat M., Fornara F., Schneeberger K., Krajewski P., and Coupland G. Combinatorial activities of SHORT VEGETATIVE PHASE and FLOWERING LOCUS C define distinct modes of flowering regulation in Arabidopsis. Genome Biol., 16 (1), 31 (2015). doi: 10.1186/s13059-015-0597-1
  10. Weller J. L. and Ortega R. Genetic control of flowering time in legumes. Front. Plant Sci., 6, 207 (2015). doi: 10.3389/fpls.2015.00207
  11. Hecht V., Foucher F., Ferrandiz C., Macknight R., Navarro C., Morin J., Vardy M.E., Ellis N., Beltran J.P., Rameau C., and Weller J.L. Conservation of Arabidopsis flowering genes in model legumes. Plant Physiol., 137 (4), 1420–1434 (2005). doi: 10.1104/pp.104.057018
  12. Laurie R. E., Diwadkar P., Jaudal M., Zhang L., Hecht V., Wen J., Tadege M., Mysore K. S., Putterill J., Weller J. L., and Macknight R. C. The Medicago FLOWERING LOCUS T homolog, MtFTa1, is a key regulator of flowering time. Plant physiology, 156 (4), 2207–2224 (2011). doi: 10.1104/pp.111.180182
  13. Nelson M. N., Książkiewicz M., Rychel S., Besharat N., Taylor C. M., Wyrwa K., Jost R., Erskine W., Cowling W. A., Berger J. D., Batley J., Weller J. L., Naganowska B., and Wolko B. The loss of vernalization requirement in narrow-leafed lupin is associated with a deletion in the promoter and de-repressed expression of a Flowering Locus T (FT) homologue. New Phytol., 213 (1), 220–232 (2017). doi: 10.1111/nph.14094
  14. Fudge J. B., Lee R. H., Laurie R. E., Mysore K. S., Wen J., Weller J. L., and Macknight R. C. Medicago truncatula SOC1 Genes Are Up-regulated by Environmental Cues That Promote Flowering. Front. Plant Sci., 9, 496 (2018). doi: 10.3389/fpls.2018.00496
  15. Taylor C. M., Kamphuis L. G., Zhang W., Garg G., Berger J. D., Mousavi-Derazmahalleh M., Bayer P. E., Edwards D., Singh K. B., Cowling W. A., and Nelson M. N. INDEL variation in the regulatory region of the major flowering time gene LanFTc1 is associated with vernalization response and flowering time in narrow-leafed lupin (Lupinus angustifolius L.). Plant Cell Environ., 42 (1), 174–187 (2019). doi: 10.1111/pce.13320
  16. Rychel-Bielska S., Plewiński P., Kozak B., Galek R., and KsiaŻkiewicz M. Photoperiod and Vernalization Control of Flowering-Related Genes: A Case Study of the NarrowLeafed Lupin (Lupinus angustifolius L.). Front. Plant Sci., 11, 572135 (2020) doi: 10.3389/fpls.2020.572135
  17. Surkova S. Y. and Samsonova M. G. Mechanisms of vernalizationinduced flowering in legumes. Int. J. Mol. Sci., 23 (17), 9889 (2022). doi: 10.3390/ijms23179889
  18. Ridge S., Deokar A., Lee R., Daba K., Macknight R. C., Weller J. L., and Tar'an B. The chickpea early flowering 1 (Efl1) locus is an ortholog of Arabidopsis ELF3. Plant Physiol., 175, 802–815 (2017). doi: 10.1104/pp.17.00082
  19. Gretsova M., Surkova S., Kanapin A., Samsonova A., Logacheva M., Shcherbakov A., Logachev A., Bankin M., Nuzhdin S., and Samsonova M. Transcriptomic Analysis of Flowering Time Genes in Cultivated Chickpea and Wild Cicer. Int. J. Mol. Sci., 24 (3), 2692. doi: 10.3390/ijms24032692
  20. Ortega R., Hecht V. F. G., Freeman J. S., Rubio J., Carrasquilla-Garcia N., Mir R. R., Penmetsa R. V., Cook D. R., Millan T., and Weller J. L. Altered expression of an FT cluster underlies a major locus controlling domesticationrelated changes to chickpea phenology and growth habit. Front. Plant Sci., 10, 824 (2019). doi: 10.3389/fpls.2019.00824.
  21. Rao X., Huang X., Zhou Z., and Lin X. An improvement of the 2ˆ(-delta delta CT) method for quantitative realtime polymerase chain reaction data analysis. Biostatistics, Bioinformatics and Biomathematics, 3 (3), 71–85 (2013).
  22. Hecht V., Laurie R. E., Vander Schoor J. K., Ridge S., Knowles C. L., Liew L. C., Sussmilch F. C., Murfet I. C., Macknight R. C., and Weller J. L. The pea GIGAS gene is a FLOWERING LOCUS T homolog necessary for grafttransmissible specification of flowering but not for responsiveness to photoperiod. Plant Cell, 23 (1), 147–161 (2011). doi: 10.1105/tpc.110.081042
  23. Sussmilch F. C., Berbel A., Hecht V., Vander Schoor J. K., Ferrandiz C., Madueno F., and Weller J. L. Pea VEGETATIVE2 is an FD homolog that is essential for flowering and compound inflorescence development. Plant Cell, 27 (4), 1046–1060 (2015). doi: 10.1105/tpc. 115.136150

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».