Article Dans Une Revue Nature Genetics Année : 2015

The pineapple genome and the evolution of CAM photosynthesis

Ray Ming (1, 2) , Robert Vanburen (1, 2) , Ching Man Wai (1, 2) , Haibao Tang (1, 2, 3) , Michael C. Schatz (4) , John E. Bowers (5) , Eric Lyons (3) , Ming-Li Wang , Jung Chen (6) , Eric Biggers (4) , Jisen Zhang (2, 1) , Lixian Huang (2, 1) , Lingmao Zhang (1, 2) , Wenjing Miao (1, 2) , Jian Zhang (1, 2) , Zhangyao Ye (1, 2) , Chenyong Miao (1, 2) , Zhicong Lin (1, 2) , Hao Wang (5) , Hongye Zhou (5) , Won C. Yim (7) , Henry D. Priest , Chunfang Zheng (8) , Margaret Woodhouse (9) , Patrick P. Edger (9) , Romain Guyot (10, 11) , Hao-Bo Guo (12) , Hong Guo (12) , Guangyong Zheng , Ratnesh Singh (13) , Anupma Sharma (13) , Xiangjia Min (14) , Yun Zheng (15) , Hayan Lee (4) , James Gurtowski (4) , Fritz J. Sedlazeck (4) , Alex Harkess (5) , Michael R Mckain , Zhenyang Liao (2, 1) , Jingping Fang (1, 2) , Juan Liu (2, 1) , Xiaodan Zhang (1, 2) , Qing Zhang (1, 2) , Weichang Hu (1, 2) , Yuan Qin (1, 2) , Kai Wang (1, 2) , Li-Yu Chen (2, 1) , Neil Shirley (16) , Yann-Rong Lin (17) , Li-Yu Liu (17) , Alvaro G. Hernandez (1) , Chris L. Wright (1) , Vincent Bulone (16) , Gerald A. Tuskan (18) , Katy Heath (1) , Francis Zee , Paul H. Moore , Ramanjulu Sunkar (19) , James H. Leebens-Mack (5) , Todd Mockler , Jeffrey L Bennetzen (5) , Michael Freeling (9) , David Sankoff (8) , Andrew H. Paterson (5) , Xinguang Zhu (18) , Xiaohan Yang (18) , J Andrew C Smith (20) , John C. Cushman (7) , Robert E. Paull (6) , Qingyi Yu (13)
1 UIUC - University of Illinois at Urbana-Champaign [Urbana]
2 FAFU - Fujian Agriculture and Forestry University
3 University of Arizona
4 CSHL - Cold Spring Harbor Laboratory
5 University of Georgia [USA]
6 University of Hawaii
7 University of Nevada [Reno]
8 University of Ottawa [Ottawa]
9 UC Berkeley - University of California [Berkeley]
10 UMR IPME - UMR - Interactions Plantes Microorganismes Environnement
11 UMR DIADE - Diversité, adaptation, développement des plantes
12 The University of Tennessee [Knoxville]
13 Texas A&M University System
14 YSU - Youngstown State University
15 KMUST - Kunming University of Science and Technology
16 University of South Australia [Adelaide]
17 NTU - National Taiwan University
18 ORNL - Oak Ridge National Laboratory [Oak Ridge]
19 OU - University of Oklahoma
20 University of Oxford
Ray Ming
  • Fonction : Auteur
UIUC - University of Illinois at Urbana-Champaign [Urbana]
FAFU - Fujian Agriculture and Forestry University
Robert Vanburen
  • Fonction : Auteur
UIUC - University of Illinois at Urbana-Champaign [Urbana]
FAFU - Fujian Agriculture and Forestry University
Ching Man Wai
  • Fonction : Auteur
UIUC - University of Illinois at Urbana-Champaign [Urbana]
FAFU - Fujian Agriculture and Forestry University
Haibao Tang
UIUC - University of Illinois at Urbana-Champaign [Urbana]
FAFU - Fujian Agriculture and Forestry University
University of Arizona
Michael C. Schatz
  • Fonction : Auteur
CSHL - Cold Spring Harbor Laboratory
John E. Bowers
  • Fonction : Auteur
University of Georgia [USA]
Eric Lyons
  • Fonction : Auteur
University of Arizona
Ming-Li Wang
  • Fonction : Auteur
Jung Chen
  • Fonction : Auteur
University of Hawaii
Eric Biggers
  • Fonction : Auteur
CSHL - Cold Spring Harbor Laboratory
Jisen Zhang
  • Fonction : Auteur
FAFU - Fujian Agriculture and Forestry University
UIUC - University of Illinois at Urbana-Champaign [Urbana]
Lixian Huang
  • Fonction : Auteur
FAFU - Fujian Agriculture and Forestry University
UIUC - University of Illinois at Urbana-Champaign [Urbana]
Lingmao Zhang
  • Fonction : Auteur
UIUC - University of Illinois at Urbana-Champaign [Urbana]
FAFU - Fujian Agriculture and Forestry University
Wenjing Miao
  • Fonction : Auteur
UIUC - University of Illinois at Urbana-Champaign [Urbana]
FAFU - Fujian Agriculture and Forestry University
Jian Zhang
  • Fonction : Auteur
UIUC - University of Illinois at Urbana-Champaign [Urbana]
FAFU - Fujian Agriculture and Forestry University
Zhangyao Ye
  • Fonction : Auteur
UIUC - University of Illinois at Urbana-Champaign [Urbana]
FAFU - Fujian Agriculture and Forestry University
Chenyong Miao
  • Fonction : Auteur
UIUC - University of Illinois at Urbana-Champaign [Urbana]
FAFU - Fujian Agriculture and Forestry University
Zhicong Lin
  • Fonction : Auteur
UIUC - University of Illinois at Urbana-Champaign [Urbana]
FAFU - Fujian Agriculture and Forestry University
Hao Wang
University of Georgia [USA]
Hongye Zhou
  • Fonction : Auteur
University of Georgia [USA]
Won C. Yim
  • Fonction : Auteur
University of Nevada [Reno]
Henry D. Priest
  • Fonction : Auteur
Chunfang Zheng
  • Fonction : Auteur
University of Ottawa [Ottawa]
Margaret Woodhouse
  • Fonction : Auteur
UC Berkeley - University of California [Berkeley]
Patrick P. Edger
  • Fonction : Auteur
UC Berkeley - University of California [Berkeley]
Romain Guyot
UMR IPME - UMR - Interactions Plantes Microorganismes Environnement
UMR DIADE - Diversité, adaptation, développement des plantes
CV
Hao-Bo Guo
  • Fonction : Auteur
The University of Tennessee [Knoxville]
Hong Guo
  • Fonction : Auteur
The University of Tennessee [Knoxville]
Guangyong Zheng
  • Fonction : Auteur
Ratnesh Singh
Texas A&M University System
Anupma Sharma
  • Fonction : Auteur
Texas A&M University System
Xiangjia Min
  • Fonction : Auteur
YSU - Youngstown State University
Yun Zheng
  • Fonction : Auteur
KMUST - Kunming University of Science and Technology
Hayan Lee
  • Fonction : Auteur
CSHL - Cold Spring Harbor Laboratory
James Gurtowski
  • Fonction : Auteur
CSHL - Cold Spring Harbor Laboratory
Fritz J. Sedlazeck
  • Fonction : Auteur
CSHL - Cold Spring Harbor Laboratory
Alex Harkess
  • Fonction : Auteur
University of Georgia [USA]
Michael R Mckain
  • Fonction : Auteur
Zhenyang Liao
  • Fonction : Auteur
FAFU - Fujian Agriculture and Forestry University
UIUC - University of Illinois at Urbana-Champaign [Urbana]
Jingping Fang
  • Fonction : Auteur
UIUC - University of Illinois at Urbana-Champaign [Urbana]
FAFU - Fujian Agriculture and Forestry University
Juan Liu
  • Fonction : Auteur
FAFU - Fujian Agriculture and Forestry University
UIUC - University of Illinois at Urbana-Champaign [Urbana]
Xiaodan Zhang
  • Fonction : Auteur
UIUC - University of Illinois at Urbana-Champaign [Urbana]
FAFU - Fujian Agriculture and Forestry University
Qing Zhang
UIUC - University of Illinois at Urbana-Champaign [Urbana]
FAFU - Fujian Agriculture and Forestry University
Weichang Hu
  • Fonction : Auteur
UIUC - University of Illinois at Urbana-Champaign [Urbana]
FAFU - Fujian Agriculture and Forestry University
Yuan Qin
  • Fonction : Auteur
UIUC - University of Illinois at Urbana-Champaign [Urbana]
FAFU - Fujian Agriculture and Forestry University
Kai Wang
UIUC - University of Illinois at Urbana-Champaign [Urbana]
FAFU - Fujian Agriculture and Forestry University
Li-Yu Chen
  • Fonction : Auteur
FAFU - Fujian Agriculture and Forestry University
UIUC - University of Illinois at Urbana-Champaign [Urbana]
Neil Shirley
  • Fonction : Auteur
University of South Australia [Adelaide]
Yann-Rong Lin
  • Fonction : Auteur
NTU - National Taiwan University
Li-Yu Liu
  • Fonction : Auteur
NTU - National Taiwan University
Alvaro G. Hernandez
  • Fonction : Auteur
UIUC - University of Illinois at Urbana-Champaign [Urbana]
Chris L. Wright
  • Fonction : Auteur
UIUC - University of Illinois at Urbana-Champaign [Urbana]
Vincent Bulone
  • Fonction : Auteur
University of South Australia [Adelaide]
Gerald A. Tuskan
  • Fonction : Auteur
ORNL - Oak Ridge National Laboratory [Oak Ridge]
Katy Heath
  • Fonction : Auteur
UIUC - University of Illinois at Urbana-Champaign [Urbana]
Francis Zee
  • Fonction : Auteur
Paul H. Moore
  • Fonction : Auteur
Ramanjulu Sunkar
  • Fonction : Auteur
OU - University of Oklahoma
James H. Leebens-Mack
  • Fonction : Auteur
University of Georgia [USA]
Todd Mockler
Jeffrey L Bennetzen
  • Fonction : Auteur
University of Georgia [USA]
Michael Freeling
  • Fonction : Auteur
UC Berkeley - University of California [Berkeley]
David Sankoff
  • Fonction : Auteur
University of Ottawa [Ottawa]
Andrew H. Paterson
  • Fonction : Auteur
University of Georgia [USA]
Xinguang Zhu
  • Fonction : Auteur
ORNL - Oak Ridge National Laboratory [Oak Ridge]
Xiaohan Yang
  • Fonction : Auteur
ORNL - Oak Ridge National Laboratory [Oak Ridge]
J Andrew C Smith
University of Oxford
John C. Cushman
  • Fonction : Auteur
University of Nevada [Reno]
Robert E. Paull
  • Fonction : Auteur
University of Hawaii
Qingyi Yu
  • Fonction : Auteur
Texas A&M University System

Résumé

Pineapple (Ananas comosus (L.) Merr.) is the most economically valuable crop possessing crassulacean acid metabolism (CAM), a photosynthetic carbon assimilation pathway with high water-use efficiency, and the second most important tropical fruit. We sequenced the genomes of pineapple varieties F153 and MD2 and a wild pineapple relative, Ananas bracteatus accession CB5. The pineapple genome has one fewer ancient whole-genome duplication event than sequenced grass genomes and a conserved karyotype with seven chromosomes from before the duplication event. The pineapple lineage has transitioned from C3 photosynthesis to CAM, with CAM-related genes exhibiting a diel expression pattern in photosynthetic tissues. CAM pathway genes were enriched with cis-regulatory elements associated with the regulation of circadian clock genes, providing the first cis-regulatory link between CAM and circadian clock regulation. Pineapple CAM photosynthesis evolved by the reconfiguration of pathways in C3 plants, through the regulatory neofunctionalization of preexisting genes and not through the acquisition of neofunctionalized genes via whole-genome or tandem gene duplication

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Soumis le : mercredi 15 juin 2022-13:52:41

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Citer

Ray Ming, Robert Vanburen, Ching Man Wai, Haibao Tang, Michael C. Schatz, et al.. The pineapple genome and the evolution of CAM photosynthesis. Nature Genetics, 2015, 47 (12), pp.1435-1442. ⟨10.1038/ng.3435⟩. ⟨hal-03478898⟩

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