Ethylene-mediated improvement in sucrose accumulation in ripening sugarcane involves increased sink strength
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Sugarcane is a major crop producing about 80% of sugar globally. Increasing sugar content is a top priority for sugarcane breeding programs worldwide, however, the progress is extremely slow. Owing to its commercial significance, the physiology of sucrose accumulation has been studied extensively but it did not lead to any significant practical outcomes. Recent molecular studies are beginning to recognize genes and gene networks associated with this phenomenon. To further advance our molecular understanding of sucrose accumulation, we altered sucrose content of sugarcane genotypes with inherently large variation for sucrose accumulation using a sugarcane ripener, ethylene, and studied their transcriptomes to identify genes associated with the phenomenon. RESULTS: Sucrose content variation in the experimental genotypes was substantial, with the top-performing clone producing almost 60% more sucrose than the poorest performer. Ethylene treatment increased stem sucrose content but that occurred only in low-sugar genotype. Transcriptomic analyses have identified about 160,000 unigenes of which 86,000 annotated genes were classified into functional groups associated with carbohydrate metabolism, signaling, localization, transport, hydrolysis, growth, catalytic activity, membrane and storage, suggesting the structural and functional specification, including sucrose accumulation, occurring in maturing internodes. About 25,000 genes were differentially expressed between all genotypes and treatments combined. Genotype had a dominant effect on differential gene expression than ethylene treatment. Sucrose and starch metabolism genes were more responsive to ethylene treatment in low-sugar genotype. Ethylene caused differential gene expression of many stress-related transcription factors, carbohydrate metabolism, hormone metabolism and epigenetic modification. Ethylene-induced expression of ethylene-responsive transcription factors, cytosolic acid- and cell wall-bound invertases, and ATPase was more pronounced in low- than in high-sugar genotype, suggesting an ethylene-stimulated sink activity and consequent increased sucrose accumulation in low-sugar genotype. CONCLUSION: Ethylene-induced sucrose accumulation is more pronounced in low-sugar sugarcane genotype, and this is possibly achieved by the preferential activation of genes such as invertases that increase sink strength in the stem. The relatively high enrichment of differentially expressed genes associated with hormone metabolism and signaling and stress suggests a strong hormonal regulation of source-sink activity, growth and sucrose accumulation in sugarcane.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».