Comparative phosphoproteomic analysis of compatible and incompatible pollination in Brassica napus L.

2020 ◽  
Vol 52 (4) ◽  
pp. 446-456 ◽  
Author(s):  
Zhiqiang Duan ◽  
Shengwei Dou ◽  
Zhiquan Liu ◽  
Bing Li ◽  
Bin Yi ◽  
...  

Abstract Self-incompatibility (SI) promotes outbreeding and prevents self-fertilization to promote genetic diversity in angiosperms. Several studies have been carried to investigate SI signaling in plants; however, protein phosphorylation and dephosphorylation in the fine-tuning of the SI response remain insufficiently understood. Here, we performed a phosphoproteomic analysis to identify the phosphoproteins in the stigma of self-compatible ‘Westar’ and self-incompatible ‘W-3’ Brassica napus lines. A total of 4109 phosphopeptides representing 1978 unique protein groups were identified. Moreover, 405 and 248 phosphoproteins were significantly changed in response to SI and self-compatibility, respectively. Casein kinase II (CK II) phosphorylation motifs were enriched in self-incompatible response and identified 127 times in 827 dominant SI phosphorylation residues. Functional annotation of the identified phosphoproteins revealed the major roles of these phosphoproteins in plant–pathogen interactions, cell wall modification, mRNA surveillance, RNA degradation, and plant hormone signal transduction. In particular, levels of homolog proteins ABF3, BKI1, BZR2/BSE1, and EIN2 were significantly increased in pistils pollinated with incompatible pollens. Abscisic acid and ethephon treatment partially inhibited seed set, while brassinolide promoted pollen germination and tube growth in SI response. Collectively, our results provided an overview of protein phosphorylation during compatible/incompatible pollination, which may be a potential component of B. napus SI responses.

2011 ◽  
Vol 123 (3) ◽  
pp. 475-482 ◽  
Author(s):  
Takahiro Tochigi ◽  
Hisashi Udagawa ◽  
Feng Li ◽  
Hiroyasu Kitashiba ◽  
Takeshi Nishio

2019 ◽  
Vol 20 (13) ◽  
pp. 3303 ◽  
Author(s):  
Fang Chen ◽  
Yong Yang ◽  
Bing Li ◽  
Zhiquan Liu ◽  
Fawad Khan ◽  
...  

Self-incompatibility (SI) is a widespread mechanism in angiosperms that prevents inbreeding by rejecting self-pollen. However, the regulation of the SI response in Brassica napus is not well understood. Here, we report that the M-locus protein kinase (MLPK) BnaMLPKs, the functional homolog of BrMLPKs in Brassica rapa, controls SI in B. napus. We identified four paralogue MLPK genes in B. napus, including BnaA3.MLPK, BnaC3.MLPK, BnaA4.MLPK, and BnaC4.MLPK. Two transcripts of BnaA3.MLPK, BnaA3.MLPKf1 and BnaA3.MLPKf2, were generated by alternative splicing. Tissue expression pattern analysis demonstrated that BnaA3.MLPK, especially BnaA3.MLPKf2, is highly expressed in reproductive organs, particularly in stigmas. We subsequently created RNA-silencing lines and CRISPR/Cas9-induced quadruple mutants of BnaMLPKs in B. napus SI line S-70. Phenotypic analysis revealed that SI response is partially suppressed in RNA-silencing lines and is completely blocked in quadruple mutants. These results indicate the importance of BnaMLPKs in regulating the SI response of B. napus. We found that the expression of SI positive regulators S-locus receptor kinase (SRK) and Arm-Repeat Containing 1 (ARC1) are suppressed in bnmlpk mutant, whereas the self-compatibility (SC) element Glyoxalase I (GLO1) maintained a high expression level. Overall, our findings reveal a new regulatory mechanism of MLPK in the SI of B. napus.


BMC Genomics ◽  
2014 ◽  
Vol 15 (1) ◽  
pp. 1037 ◽  
Author(s):  
Wen Zhai ◽  
Jianfeng Zhang ◽  
Yong Yang ◽  
Chaozhi Ma ◽  
Zhiquan Liu ◽  
...  

2018 ◽  
Vol 19 (6) ◽  
pp. 1652 ◽  
Author(s):  
Yong Yang ◽  
Zhiquan Liu ◽  
Tong Zhang ◽  
Guilong Zhou ◽  
Zhiqiang Duan ◽  
...  

2019 ◽  
Vol 51 (6) ◽  
Author(s):  
Samrin Gul ◽  
Razi Uddin ◽  
Naqib Ullah Khan ◽  
Shahid Ullah Khan ◽  
Sardar Ali ◽  
...  

Author(s):  
Т. В. Шеленга ◽  
А. В. Конарев ◽  
Л. П. Бекиш ◽  
Л. Ю. Новикова ◽  
И. Н. Перчук ◽  
...  

Отмечена роль Н. И. Вавилова в организации исследований исходного и селекционного материала по биохимическим признакам, определяющим пищевые, кормовые и технологические качества сельскохозяйственной продукции. Выделен перспективный материал для создания сортов рапса с улучшенными пищевыми, кормовыми и технологическими характеристиками; выявлен характер зависимости признаков качества масла от погодных условий (температура, количество осадков и др.). Изучены 50 высокоэруковых (ВЭ) и 40 низкоэруковых (НЭ) линий ярового рапса (Brassica napus L.), выращенных в условиях Ленинградской области в 2012 – 2015 гг. Содержание масла и влажность в семенах определяли методом инфракрасной спектрометрии. Жирнокислотный состав (ЖКС) масла изучали с помощью газожидкостной хроматографии с масс-спектрометрией. Установлено содержание доминирующих жирных кислот для ВЭ и НЭ образцов, а также характер влияния погодных условий на ЖКС масла, в том числе на состав его отдельных фракций. Для ВЭ образцов установлена достоверная отрицательная корреляция (r = –0,96) между содержанием эруковой кислоты и температурой воздуха и достоверная положительная (r = 0,96) с количеством осадков в первую декаду июля. Для НЭ образцов установлена достоверная отрицательная зависимость между содержанием эруковой кислоты и средней температурой воздуха в мае. Выделенные образцы с высоким содержанием олеиновой (61,4 %) и низким линолевой (7,4 %) кислот можно рекомендовать для получения безэруковых сортов рапса, масло которых пригодно для длительного хранения. Контрастные по содержанию эруковой кислоты образцы будут использованы для создания сортов ярового рапса пищевого и кормового назначения, а также для производства биодизеля.


Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document