AGOのゲノムワイド分析、DCLおよびRDR遺伝子ファミリーは、RNA指向のDNAメチル化が柑橘類sinensisの果実の脱落に関与していることを明らかにしています

背景：小さなRNAは、臓器の発達から生物的ストレス反応と非生物的ストレス反応の両方まで、植物の多種多様なプロセスを調節します。遺伝的ネットワークのマスターレギュレーターであるため、それらの生合成と作用は、植物の成長と発達を理解するために特徴付ける基本的な側面です。3つの主要な遺伝子ファミリーは、RNAサイレンシングの重要な成分です：Dicer-like（DCL）、Argonaute（AGO）、およびRNA依存性RNAポリメラーゼ（RDR）。それらは他の植物種で特徴付けられていますが、経済的および栄養上の理由から最も重要な果物種の1つであるCitrus sinensisのこれらの遺伝子ファミリーに関する情報はありません。小さなRNAは、植物の成長と発達の複数の側面の規制に関係していますが、脱出プロセスにおけるそれらの役割はまだ特徴付けられていません。 結果：ゲノム全体の分析と系統学的アプローチを使用して、合計13前、5つのDCLおよび7つのRDR遺伝子を特定しました。RNA-seqデータを使用して、根、葉、肉、皮、胚のサンプルの発現パターンを特徴づけました。さらに、レーザーキャプチャマイクロフィッシュセクションによって得られたサンプルからの脱離ゾーンと比較して、果実皮の遺伝子発現分析を通じて果物の除断における役割を研究しました。興味深いことに、いくつかのRNAサイレンシング因子の発現は、フルーツ脱離ゾーンではダウンレギュレートされており、特にRNA依存性DNAメチル化経路の遺伝子成分と表現されており、このプロセスの抑制がシトラスシネンシスで行われるために必要であることを示しています。 結論：これらの3つの家族のメンバーは、特徴的な保存ドメインと異なる発現パターンを提示します。これらのファミリーのメンバーの詳細な分析を提供し、RNA-seqデータに基づいてこれらの遺伝子のいくつかの注釈を改善しました。我々のデータは、RNA依存性のDNAメチル化経路がC. sinensisの重要な果実の除去プロセスに関与していることを示唆しています。

BACKGROUND: Small RNAs regulate a wide variety of processes in plants, from organ development to both biotic and abiotic stress response. Being master regulators in genetic networks, their biogenesis and action is a fundamental aspect to characterize in order to understand plant growth and development. Three main gene families are critical components of RNA silencing: DICER-LIKE (DCL), ARGONAUTE (AGO) and RNA-DEPENDENT RNA POLYMERASE (RDR). Even though they have been characterized in other plant species, there is no information about these gene families in Citrus sinensis, one of the most important fruit species from both economical and nutritional reasons. While small RNAs have been implicated in the regulation of multiple aspects of plant growth and development, their role in the abscission process has not been characterized yet. RESULTS: Using genome-wide analysis and a phylogenetic approach, we identified a total of 13 AGO, 5 DCL and 7 RDR genes. We characterized their expression patterns in root, leaf, flesh, peel and embryo samples using RNA-seq data. Moreover, we studied their role in fruit abscission through gene expression analysis in fruit rind compared to abscission zone from samples obtained by laser capture microdissection. Interestingly, we determined that the expression of several RNA silencing factors are down-regulated in fruit abscission zone, being particularly represented gene components of the RNA-dependent DNA Methylation pathway, indicating that repression of this process is necessary for fruit abscission to take place in Citrus sinensis. CONCLUSIONS: The members of these 3 families present characteristic conserved domains and distinct expression patterns. We provide a detailed analysis of the members of these families and improved the annotation of some of these genes based on RNA-seq data. Our data suggests that the RNA-dependent DNA Methylation pathway is involved in the important fruit abscission process in C. sinensis.