Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1037510.32607/20758251-2017-9-4-101-109Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticleYABBY3-Orthologous Genes in Wild Tomato Species: Structure, Variability, and ExpressionYABBY3-ортологи дикорастущих видов томата: структура, полиморфизм и экспрессияFilyushinM. A.ФилюшинM. A.
Russian Federation
michel7753@mail.ruSluginaM. A.СлугинаM. A.
Russian Federation
michel7753@mail.ruShchennikovaA. V.ЩенниковаA. В.
Russian Federation
michel7753@mail.ruKochievaE. Z.КочиеваE. З.
Russian Federation
michel7753@mail.ruFederal State Institution «Federal Research Centre «Fundamentals of Biotechnology» of the Russian Academy of Sciences»Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» РАНMoscow State UniversityМосковский государственный университет им. М.В. Ломоносова1512201794VOL 9, NO4 (2017)ТОМ 9, №4 (2017)10110917012020Copyright ©; 2017, Filyushin M.A., Slugina M.A., Shchennikova A.V., Kochieva E.Z.Copyright ©; 2017, Филюшин M.A., Слугина M.A., Щенникова A.В., Кочиева E.З.2017Filyushin M.A., Slugina M.A., Shchennikova A.V., Kochieva E.Z.Филюшин M.A., Слугина M.A., Щенникова A.В., Кочиева E.З.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10375

Evolution of the genes encoding YABBY transcription factors is believed to be one of the key reasons for flat leaf emergence from the radially symmetrical stem and gynoecium diversity. YABBY genes determine the identity of the abaxial surface of all aboveground lateral organs in seed plants. In the present study, complete sequences of YABBY3-orthologous genes were identified and characterized in 13 accessions of cultivated and wild tomato species with diverse morphophysiology of leaves, flowers, and fruits. The obtained gene sequences showed high homology (95-99%) and an identical exon-intron structure with the known S. lycopersicum YABBY3 gene, and they contained sequences that encode the conserved HMG-like YABBY and Cys2Cys2-zinc-finger domains. In total, in the analyzed YABBY3 genes, 317 variable sites were found, wherein 8 of 24 exon-specific SNPs were nonsynonymous. In the vegetative and reproductive organs of red-fruited and green-fruited tomato species, YABBY3 gene expression was similar to that in S. pimpinellifolium described earlier, but it demonstrated interspecies differences at the leaf-, bud- and flower-specific expression levels.

Эволюция генов, кодирующих факторы транскрипции семейства YABBY, считается одной из основных причин возникновения плоского листа из радиально-симметричного стебля и многообразия форм гинецея. Показано, что гены YABBY определяют идентичность абаксиальной поверхности всех наземных латеральных органов семенных растений. В настоящей работе клонированы и охарактеризованы полноразмерные последовательности генов, ортологичных YABBY3, у 13 образцов дикорастущих и культивируемых видов томата, отличающихся морфофизиологическими характеристиками листьев, цветков и плодов. Сравнительный анализ выявил высокую гомологию этих последовательностей с известным геном YABBY3 томата (95-99%). Гены-ортологи имели идентичную экзон-интронную структуру и содержали участки, кодирующие консервативные домены HMG-YABBY и Cys2Cys2-цинкового пальца. В этих генах выявлены 317 вариабельных сайтов, при этом 8 из 24 экзонспецифичных SNP приводили к аминокислотным заменам. Сравнительный анализ экспрессии генов YABBY3 в вегетативных и репродуктивных органах одного красноплодного и трех зеленоплодных видов томата выявил некоторые межвидовые отличия в интенсивности экспрессии в листьях, бутонах и цветках.

YABBY3polymorphismqRT-PCRSolanum section Lycopersiconadaxial-abaxial asymmetryYABBY3полиморфизмРВ-ПЦРSolanum секция Lycopersiconадаксиально-абаксиальная асимметрияThis work was supported by the Russian Science Foundation (grant No. 16-16-10022), and was done with the use of the experimental climate control facility and Core Facility “Bioengineering” (Federal Research Center of Biotechnology, Russian Academy of Sciences).Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Российского научного фонда № 16-16-10022 с использованием экспериментальной установки искусственного климата ЭУИК и ЦКП Биоинженерия (ФИЦ Биотехнологии РАН).[1] Albert E.V., Ezhova T.A. // Russian Journal of Genetics 2013, V.49, №2, P.127-140[2] Lutova L.A., Dodueva I.E., Lebedeva M.A., Tvorogova V.E. // Russian Journal of Genetics 2015, V.51, №5, P.449-466[3] Castrillo G., Turck F., Leveugle M., Lecharny A., Carbonero P., Coupland G., Paz-Ares J., Oñate-Sánchez L. // PLoS One. 2011, V.6, №6, e21524[4] Yang C., Ma Y., Li J. // J. Exp. Bot. 2016, V.67, №18, P.5545-5556[5] Gramzow L., Ritz M.S., Theissen G. // Trends Genet. 2010, V.26, №4, P.149-153[6] Melzer R., Theissen G. // Methods Mol. Biol. 2011, V.754, P.3-18[7] Sarojam R., Sapp P.J., Goldshmidt A., Efroni I., Floyd S.K., Eshed Y., Bowman J.L. // Plant Cell. 2010, V.22, №7, P.2113-2130[8] Floyd S.K., Bowman J.L. // Int. J. Plant Sci. 2007, V.168, №1, P.1-35[9] Rensing S.A., Lang D., Zimmer A.D., Terry A., Salamov A., Shapiro H., Nishiyama T., Perroud P.F., Lindquist E.A., Kamisugi Y. // Science. 2008, V.319, №5859, P.64-69[10] Finet C., Floyd S.K., Conway S.J., Zhong B., Scutt C.P., Bowman J.L. // Evol. Dev. 2016, V.18, №2, P.116-126[11] Yamada T., Yokota S., Hirayama Y., Imaichi R., Kato M., Gasser C.S. // Plant J. 2011, V.67, №1, P.26-36[12] Bartholmes C., Hidalgo O., Gleissberg S. // Plant Biol (Stuttg.). 2012, V.14, №1, P.11-23[13] Meyerowitz E.M. // Cell. 1997, V.88, №3, P.299-308[14] Bowman J.L., Eshed Y., Baum S.F. // Trends Genet. 2002, V.18, №3, P.134-141[15] de Almeida A.M.R., Yockteng R., Schnable J., Alvarez-Buylla E.R., Freeling M., Specht C.D. // Sci. Rep. 2014, V.4, 6194[16] Morioka K., Yockteng R., Almeida A.M., Specht C.D. // Front Plant Sci. 2015, V.6, 1106[17] Kelley D.R., Skinner D.J., Gasser C.S. // Plant J. 2009, V.57, №6, P.1054-1064[18] Siegfried K.R., Eshed Y., Baum S.F., Otsuga D., Drews G.N., Bowman J.L. // Development. 1999, №126, P.4117-4128[19] Villanueva J.M., Broadhvest J., Hauser B.A., Meister R.J., Schneitz K., Gasser C.S. // Genes Dev. 1999, V.13, №23, P.3160-3169[20] Fourquin C., Vinauger-Douard M., Fogliani B., Dumas C., Scutt C.P. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005, V.102, №12, P.4649-4654[21] Lee J.Y., Baum S.F., Alvarez J., Patel A., Chitwood D.H., Bowman J.L. // Plant Cell. 2005, V.17, №1, P.25-36[22] Stahle M.I., Kuehlich J., Staron L., von Arnim A.G., Golz J.F. // Plant Cell. 2009, V.21, №10, P.3105-3118[23] Lee J.Y., Baum S.F., Oh S.H., Jiang C.Z., Chen J.C., Bowman J.L. // Development. 2005, №132, P.5021-5032[24] Sawa S., Ito T., Shimura Y., Okada K. // Plant Cell. 1999, V.11, №1, P.69-86[25] Sawa S., Watanabe K., Goto K., Kanaya E., Morita E.H., Okada K. // Genes Dev. 1999, V.13, №9, P.1079-1088[26] Chen Q., Atkinson A., Otsuga D., Christensen T., Reynolds L., Drews G.N. // Development. 1999, №126, P.2715-2726[27] Bowman J.L. // Curr. Opin. Plant Biol. 2000, V.3, P.17-22[28] Kanaya E., Nakajima N., Okada K. // J. Biol. Chem. 2002, V.277, №14, P.11957-11964[29] Toriba T., Harada K., Takamura A., Nakamura H., Ichikawa H., Suzaki T., Hirano H.Y. // Mol. Genet. Genomics. 2007, V.277, №5, P.457-468[30] Huang Z., van Houten J., Gonzalez G., Xiao H., van der Knaap E. // Mol. Genet. Genomics. 2013, V.288, №3-4, P.111-129[31] Han H.Q., Liu Y., Jiang M.M., Ge H.Y., Chen H.Y. // Genet. Mol. Res. 2015, V.14, №2, P.7079-7091[32] Peralta I.E., Spooner D.M., Knapp S. // Systematic Botany Monographs Am. Soc. Plant Taxonomists, USA. 2008. V. 84. 186 p. 2008, V.84[33] Kumar S., Stecher G., Tamura K. // Mol. Biol. Evol. 2016, V.33, №7, P.1870-1874[34] Grantham R. // Science. 1974, V.185, P.862-864[35] Choi Y., Sims G.E., Murphy S., Miller J.R., Chan A.P. // PLoS One. 2012, V.7, №10, e46688[36] Kelley L.A., Mezulis S., Yates C.M., Wass M.N., Sternberg M.J. // Nature Protocols 2015, V.10, №6, P.845-858[37] Expósito-Rodríguez M., Borges A.A., Borges-Pérez A., Pérez J.A. // BMC Plant Biol. 2008, V.8, №131, P.1-12[38] Bowman J.L., Smyth D.R. // Development. 1999, №126, P.2387-2396[39] Hasegawa M., Kishino H., Yano T. // J. Mol. Evol. 1985, V.22, №2, P.160-174[40] Dayhoff M.O., Schwartz R.M., Orcutt B.C. // Atlas Protein Sequence and Structure. 1978, V.5, P.345-352[41] Golz J.F., Roccaro M., Kuzoff R., Hudson A. // Development. 2004, №131, P.3661-3670