Dissecting the Superior Drivers for the Simultaneous Improvement of Fiber Quality and Yield Under Drought Stress Via Genome-Wide Artificial Introgressions of Gossypium barbadense into Gossypium hirsutum.
DRR1
DRT1, QTL
cotton
drought stress
Journal
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
ISSN: 2198-3844
Titre abrégé: Adv Sci (Weinh)
Pays: Germany
ID NLM: 101664569
Informations de publication
Date de publication:
10 Jul 2024
10 Jul 2024
Historique:
revised:
07
05
2024
received:
12
01
2024
medline:
10
7
2024
pubmed:
10
7
2024
entrez:
10
7
2024
Statut:
aheadofprint
Résumé
Global water scarcity and extreme weather intensify drought stress, significantly reducing cotton yield and quality worldwide. Drought treatments are conducted using a population of chromosome segment substitution lines generated from E22 (G. hirsutum) and 3-79 (G. barbadense) as parental lines either show superior yields or fiber quality under both control and drought conditions. Fourteen datasets, covering 4 yields and 4 quality traits, are compiled and assessed for drought resistance using the drought resistance coefficient (DRC) and membership function value of drought resistance (MFVD). Genome-wide association studies, linkage analysis, and bulked segregant analysis are combined to analyze the DR-related QTL. A total of 121 significant QTL are identified by DRC and MFVD of the 8 traits. CRISPR/Cas9 and virus-induced gene silencing techniques verified DRR1 and DRT1 as pivotal genes in regulating drought resistant of cotton, with hap
Identifiants
pubmed: 38984458
doi: 10.1002/advs.202400445
doi:
Types de publication
Journal Article
Langues
eng
Sous-ensembles de citation
IM
Pagination
e2400445Subventions
Organisme : Ministry of Agriculture and Rural Affairs
ID : 2023ZD04039-01
Organisme : National Natural Science Foundation of China
ID : 32171942
Organisme : Bingtuan Science and Technology Program
ID : 2022DB012
Informations de copyright
© 2024 The Author(s). Advanced Science published by Wiley‐VCH GmbH.
Références
M. Wang, J. Li, Z. Qi, Y. Long, L. Pei, X. Huang, C. E. Grover, X. Du, C. Xia, P. Wang, Z. Liu, J. You, X. Tian, Y. Ma, R. Wang, X. Chen, X. He, D. D. Fang, Y. Sun, L. Tu, S. Jin, L. Zhu, J. F. Wendel, X. Zhang, Nat. Genet. 2022, 54, 1959.
Z. Ma, Y. Zhang, L. Wu, G. Zhang, Z. Sun, Z. Li, Y. Jiang, H. Ke, B. Chen, Z. Liu, Q. Gu, Z. Wang, G. Wang, J. Yang, J. Wu, Y. Yan, C. Meng, L. Li, X. Li, S. Mo, N. Wu, L. Ma, L. Chen, M. Zhang, A. Si, Z. Yang, N. Wang, L. Wu, D. Zhang, Y. Cui, J. Cui, X. Lv, Y. Li, R. Shi, Y. Duan, S. Tian, X. Wang, Nat. Genet. 2021, 53, 1385.
Y. Hu, J. D. Chen, L. Fang, Z. Y. Zhang, W. Ma, Y. C. Niu, L. Z. Ju, J. Q. Deng, T. Zhao, J. M. Lian, K. Baruch, D. Fang, X. Liu, Y. L. Ruan, M. U. Rahman, J. L. Han, K. Wang, Q. Wang, H. T. Wu, G. F. Mei, Y. H. Zang, Z. G. Han, C. Y. Xu, W. J. Shen, D. F. Yang, Z. F. Si, F. Dai, L. F. Zou, F. Huang, Y. L. Bai, Y. G. Zhang, A. Brodt, H. Ben‐Hamo, X. F. Zhu, B. L. Zhou, X. Y. Guan, S. J. Zhu, X. Y. Chen, T. Z. Zhang, Nat. Genet. 2019, 51, 739.
Y. Shi, A. Liu, J. Li, J. Zhang, S. Li, J. Zhang, L. Ma, R. He, W. Song, L. Guo, Q. Lu, X. Xiang, W. Gong, J. Gong, Q. Ge, H. Shang, X. Deng, J. Pan, Y. Yuan, Theor. Appl. Genet. 2020, 133, 2075.
D. Balakrishnan, M. Surapaneni, S. Mesapogu, S. Neelamraju, Theor. Appl. Genet. 2019, 132, 1.
F. R. Wang, J. X. Zhang, Y. Chen, C. Y. Zhang, J. W. Gong, Z. Q. Song, J. Zhou, J. J. Wang, C. J. Zhao, M. J. Jiao, A. Y. Liu, Z. H. Du, Y. L. Yuan, S. J. Fan, J. Zhang, Plant Biotechnol. J. 2020, 18, 707.
H. Wang, X. Zhang, H. Yang, X. Liu, H. Li, L. Yuan, W. Li, Z. Fu, J. Tang, D. Kang, Sci. Rep. 2016, 6, 38205.
T. Ando, T. Yamamoto, T. Shimizu, X. F. Ma, A. Shomura, Y. Takeuchi, S. Y. Lin, M. Yano, Theor. Appl. Genet. 2008, 116, 881.
Z. Mao, X. Di, S. Xia, Q. Chen, X. Ma, M. Chen, Z. Yang, F. Zhao, Y. Ling, Front. Plant Sci. 2022, 13.
Y. Mizuno, U. Yamanouchi, T. Hoshino, Y. Nonoue, K. Nagata, S. Fukuoka, T. Ando, M. Yano, K. Sugimoto, Breed Sci. 2018, 68, 200.
A. Abdelraheem, N. Esmaeili, M. O'Connell, J. Zhang, Ind. Crops Prod. 2019, 130, 118.
A. Khan, X. Pan, U. Najeeb, D. K. Y. Tan, S. Fahad, R. Zahoor, H. Luo, Biol. Res. 2018, 51, 47.
B. Q. Li, Q. Tian, X. W. Wang, B. Han, L. Liu, X. H. Kong, A. J. Si, J. Wang, Z. X. Lin, X. L. Zhang, Y. Yu, X. Y. Yang, Crop J. 2020, 8, 966.
A. Ullah, H. Sun, X. Yang, X. Zhang, Plant Biotechnol. J. 2017, 15, 271.
H. D. Wang, L. F. Wu, M. H. Cheng, J. L. Fan, F. C. Zhang, Y. F. Zou, H. W. Chau, Z. J. Gao, X. K. Wang, Field Crops Res. 2018, 219, 169.
Y. Shen, Y. Chen, Hydrol Process 2010, 24, 129.
D. M. Zhang, Z. Luo, S. H. Liu, W. J. Li, H. Z. D. WeiTang, Field Crops Res. 2016, 197, 1.
L. Feng, J. L. Dai, L. W. Tian, H. J. Zhang, W. J. Li, H. Z. Dong, Field Crops Res. 2017, 208, 18.
Z. Yang, F. Qin, J Integr Plant Biol 2023, 65, 496.
T. Mahmood, S. Khalid, M. Abdullah, Z. Ahmed, M. K. N. Shah, A. Ghafoor, X. Du, Mol. Cells 2020, 9, 105.
Y. Saranga, M. Menz, C. X. Jiang, R. J. Wright, D. Yakir, A. H. Paterson, Genome Res. 2001, 11, 1988.
M. J. Savage, J. T. Ritchie, W. L. Bland, W. A. Dugas, Agron. J. 1996, 88, 644.
A. Abdelraheem, D. D. Fang, J. F. Zhang, Euphytica 2018, 214, 8.
A. A. Baytar, C. Peynircioglu, V. Sezener, H. Basal, A. Frary, A. Frary, S. Doganlar, Mol Breed 2018, 38, 74.
H. M. Li, S. D. Liu, C. W. Ge, X. M. Zhang, S. P. Zhang, J. Chen, Q. Shen, F. Y. Ju, Y. F. Yang, Y. Li, R. H. Liu, H. J. Ma, X. H. Zhao, C. D. Li, C. Y. Pang, Int. J. Mol. Sci. 2019, 20, 3888.
Y. Shi, A. Liu, J. Li, J. Zhang, B. Zhang, Q. Ge, M. Jamshed, Q. Lu, S. Li, X. Xiang, J. Gong, W. Gong, H. Shang, X. Deng, J. Pan, Y. Yuan, Mol. Genet. Genomics 2019, 294, 1385.
M. Wang, L. Tu, D. Yuan, Zhu, C. S., J. Li, F. Liu, L. Pei, P. Wang, G. Zhao, Z. Ye, H. Huang, F. Yan, Y. Ma, L. Zhang, M. Liu, J. You, Y. Yang, Z. Liu, F. Huang, B. Li, P. Qiu, Q. Zhang, L. Zhu, S. Jin, X. Yang, L. Min, G. Li, L. L. Chen, H. Zheng, K. Lindsey, Z. Lin, J. A. Udall, X. Zhang, Nat. Genet. 2019, 51, 224.
P. Li, M. Wang, Q. Lu, Q. Ge, M. H. O. Rashid, A. Liu, J. Gong, H. Shang, W. Gong, J. Li, W. Song, L. Guo, W. Su, S. Li, X. Guo, Y. Shi, Y. Yuan, BMC Genomics 2017, 18, 705.
P. Li, M. H. O. Rashid, T. Chen, Q. Lu, Q. Ge, W. Gong, A. Liu, J. Gong, H. Shang, X. Deng, J. Li, S. Li, X. Xiao, R. Liu, Q. Zhang, L. Duan, X. Zou, Z. Zhang, X. Jiang, Y. Zhang, R. Peng, Y. Shi, Y. Yuan, BMC Plant Biol. 2019, 19, 19.
L. Fang, T. Zhao, Y. Hu, Z. Si, X. Zhu, Z. Han, G. Liu, S. Wang, L. Ju, M. Guo, H. Mei, L. Wang, B. Qi, H. Wang, X. Guan, T. Zhang, Plant Biotechnol J. 2021, 19, 1325.
F. Wang, J. Zhang, Y. Chen, C. Zhang, J. Gong, Z. Song, J. Zhou, J. Wang, C. Zhao, M. Jiao, A. Liu, Z. Du, Y. Yuan, S. Fan, J. Zhang, Plant Biotechnol J 2020, 18, 707.
S. Li, A. Liu, L. Kong, J. Gong, J. Li, W. Gong, Q. Lu, P. Li, Q. Ge, H. Shang, X. Xiao, R. Liu, Q. Zhang, Y. Shi, Y. Yuan, Mol. Genet. Genomics 2019, 294, 1123.
D. Zhu, X. Li, Z. Wang, C. You, X. Nie, J. Sun, X. Zhang, D. Zhang, Z. Lin, BMC Genomics 2020, 21, 431.
A. Gupta, A. Rico‐Medina, A. I. Cano‐Delgado, Science. 2020, 368, 266.
A. Abdelraheem, V. Kuraparthy, L. Hinze, D. Stelly, T. Wedegaertner, J. F. Zhang, Ind. Crops Prod. 2021, 169, 113645.
X. Chen, D. Min, T. A. Yasir, Y. G. Hu, Field Crops Res. 2012, 137, 195.
S. Hou, G. Zhu, Y. Li, W. Li, J. Fu, E. Niu, L. Li, D. Zhang, W. Guo, Front. Plant Sci. 2018, 9, 1276.
A. L. S. Lima, F. M. DaMatta, H. A. Pinheiro, M. R. Totola, M. E. Loureiro, Environ. Exp. Bot. 2002, 47, 239.
L. Mwadzingeni, H. Shimelis, S. Tesfay, T. J. Tsilo, Front Plant Sci 2016, 7, 1276.
C. Y. Liu, Z. Y. Yang, Y. G. Hu, Field Crops Res. 2015, 179, 103.
Y. J. Fang, L. Z. Xiong, Cell. Mol. Life Sci. 2015, 72, 673.
H. Zhang, J. Zhu, Z. Gong, J. Zhu, Nat. Rev. Genet. 2022, 23, 104.
R. R. Mir, M. Zaman‐Allah, N. Sreenivasulu, R. Trethowan, R. K. Varshney, Theor. Appl. Genet. 2012, 125, 625.
C. J. Yan, S. H. Song, W. B. Wang, C. L. Wang, H. B. Li, F. Wang, S. Y. Li, X. G. Sun, BMC Plant Biol. 2020, 20, 321.
R. Tuberosa, Front. Physiol. 2012, 3, 347.
J. Guo, J. Chen, X. Wang, H. Li, H. Liu, W. Lei, J. Arid Land Resour. Environ. 2015, 29, 99.
R. R. Mir, M. Reynolds, F. Pinto, M. A. Khan, M. A. Bhat, Plant Sci. 2019, 282, 60.
W. Yang, Z. Guo, C. Huang, L. Duan, G. Chen, N. Jiang, W. Fang, H. Feng, W. Xie, X. Lian, G. Wang, Q. Luo, Q. Zhang, Q. Liu, L. Xiong, Nat. Commun. 2014, 5, 5087.
J. C. O. Koh, G. Spangenberg, S. Kant, Remote Sens. 2021, 13, 858.
L. Volpato, F. Pinto, L. Gonzalez‐Perez, I. G. Thompson, A. Borem, M. Reynolds, B. Gerard, G. Molero, F. A. Rodrigues, Plant Sci. 2021, 12, 591587.
D. Yuan, C. E. Grover, G. Hu, M. Pan, E. R. Miller, J. L. Conover, S. P. Hunt, J. A. Udall, J. F. Wendel, Adv. Sci. 2021, 8, 2003634.
W. Qiao, L. Qi, Z. Cheng, L. Su, J. Li, Y. Sun, J. Ren, X. Zheng, Q. Yang, BMC Genomics 2016, 17, 580.
Y. Zhou, Y. Xie, J. Cai, C. Liu, H. Zhu, R. Jiang, Y. Zhong, G. Zhang, B. Tan, G. Liu, X. Fu, Z. Liu, S. Wang, G. Zhang, R. Zeng, Theor. Appl. Genet. 2017, 130, 1191.
W. W. Song, M. Wang, W. Su, Q. W. Lu, X. H. Xiao, J. Cai, Z. Zhang, S. Q. Li, P. T. Li, J. W. Gong, W. K. Gong, H. H. Shang, A. Y. Liu, J. W. Li, T. T. Chen, Q. Ge, Y. Z. Shi, Y. L. Yuan, PLoS One 2017, 12, 0184882.
S. Li, L. Kong, X. Xiao, P. Li, A. Liu, J. Li, J. Gong, W. Gong, Q. Ge, H. Shang, J. Pan, H. Chen, Y. Peng, Y. Zhang, Q. Lu, Y. Shi, Y. Yuan, J. Adv. Res. 2022, 53, 1.
A. Abdelraheem, G. N. Thyssen, D. D. Fang, J. N. Jenkins, J. C. McCarty, T. Wedegaertner, J. Zhang, Mol. Genet. Genomics 2021, 296, 119.
X. Guo, Y. Wang, Y. Hou, Z. Zhou, R. Sun, T. Qin, K. Wang, F. Liu, Y. Wang, Z. Huang, Y. Xu, X. Cai, Front. Plant Sci. 2022, 13, 876095.
X. Chen, T. Wang, A. U. Rehman, Y. Wang, J. Qi, Z. Li, C. Song, B. Wang, S. Yang, Z. Gong, J. Integr. Plant Biol. 2021, 63, 494.
M. Dittrich, H. M. Mueller, H. Bauer, M. Peirats‐Llobet, P. L. Rodriguez, C. M. Geilfus, S. C. Carpentier, K. A. S. Al Rasheid, H. Kollist, E. Merilo, J. Herrmann, T. Mueller, P. Ache, A. M. Hetherington, R. Hedrich, Nat. Plants 2019, 5, 1002.
L. Santuari, G. F. Sanchez Perez, M. Luijten, B. Rutjens, I. Terpstra, L. Berke, M. Gorte, K. Prasad, D. Bao, J. L. P. M. Timmermans Hereijgers, K. Maeo, K. Nakamura, A. Shimotohno, A. Pencik, O. Novak, K. Ljung, S. van Heesch, E. de Bruijn, E. Cuppen, V. Willemsen, A. P. Mahonen, W. Lukowitz, B. Snel, D. de Ridder, B. Scheres, R. Heidstra, Plant Cell. 2016, 28, 2937.
R. Hao, W. Zhou, J. Li, M. Luo, B. Scheres, Y. Guo, Dev. Cell 2023, 58, 1657.
Z. Zhao, S. Wu, H. Gao, W. Tang, X. Wu, B. Zhang, Front. Plant Sci. 2023, 14, 1187605.
H. L. Thompson, W. Shen, R. Matus, M. Kakkar, C. Jones, D. Dolan, S. Grellscheid, X. Yang, N. Zhang, S. Mozaffari‐Jovin, C. Chen, X. Zhang, J. F. Topping, K. Lindsey, Development. 2023, 150, dev201476.
J. Yu, S. Jung, C. H. Cheng, T. Lee, P. Zheng, K. Buble, J. Crabb, J. Humann, H. Hough, D. Jones, J. T. Campbell, J. Udall, D. Main, Plants‐Basel. 2021, 10, 2805.
D. Bates, M. Maechler, B. M. Bolker, S. C. Walker, J. Stat. Softw. 2015, 67, 1.
B. Han, F. Wang, Z. Liu, L. Chen, D. Yue, W. Sun, Z. Lin, X. Zhang, X. Zhou, X. Yang, Theor. Appl. Genet. 2022, 135, 3375.
J. C. Garen, H. A. Branch, I. Borrego, B. Blonder, J. R. Stinziano, S. T. Michaletz, New Phytol. 2022, 236, 369.
R. Li, C. X. Liu, R. R. Zhao, L. Wang, L. Chen, W. Q. Yu, S. J. Zhang, J. P. Sheng, L. Shen, BMC Plant Biol. 2019, 19, 38.
Z. Ni, N. Liu, Y. Yu, C. Bi, Q. Chen, Y. Qu, Environ. Exp. Bot. 2021, 191, 104628.
B. Li, M. Zhang, W. Sun, D. Yue, Y. Ma, B. Zhang, L. Duan, M. Wang, K. Lindsey, X. Nie, X. Zhang, X. Yang, Plant Biotechnol J. 2023, 21, 1270.
A. McKenna, M. Hanna, E. Banks, A. Sivachenko, K. Cibulskis, A. Kernytsky, K. Garimella, D. Altshuler, S. Gabriel, M. Daly, M. A. DePristo, Genome Res. 2010, 20, 1297.
K. I. Kendig, S. Baheti, M. A. Bockol, T. M. Drucker, S. N. Hart, J. R. Heldenbrand, M. Hernaez, M. E. Hudson, M. T. Kalmbach, E. W. Klee, N. R. Mattson, C. A. Ross, M. Taschuk, E. D. Wieben, M. Wiepert, D. E. Wildman, L. S. Mainzer, Front Genet 2019, 10, 736.
P. Danecek, A. Auton, G. Abecasis, C. A. Albers, E. Banks, M. A. DePristo, R. E. Handsaker, G. Lunter, G. T. Marth, S. T. Sherry, G. McVean, R. Durbin, Bioinformatics. 2011, 27, 2156.
K. Wang, M. Li, H. Hakonarson, Nucleic Acids Res. 2010, 38, e164.
C. Lippert, J. Listgarten, Y. Liu, C. M. Kadie, R. I. Davidson, D. Heckerman, Nat. Methods 2011, 8, 833.
S. S. Dong, W. M. He, J. J. Ji, C. Zhang, Y. Guo, T. L. Yang, Brief Bioinform 2021, 22, bbaa227.
L. Meng, H. Li, L. Zhang, J. Wang, Crop J. 2015, 3, 269.
H. Takagi, A. Abe, K. Yoshida, S. Kosugi, S. Natsume, C. Mitsuoka, A. Uemura, H. Utsushi, M. Tamiru, S. Takuno, H. Innan, L. M. Cano, S. Kamoun, R. Terauchi, Plant J. 2013, 74, 174.
L. Tu, X. Zhang, D. Liu, S. Jin, J. Cao, L. Zhu, F. Deng, J. Tan, C. Zhang, Chin. Sci. Bull. 2007, 52, 3110.
P. Wang, J. Zhang, L. Sun, Y. Ma, J. Xu, S. Liang, J. Deng, J. Tan, Q. Zhang, L. Tu, H. Daniell, S. Jin, X. Zhang, Plant Biotechnol J. 2018, 16, 137.
S. Jin, X. Zhang, Y. Nie, X. Guo, S. Liang, H. Zhu, Biol. Plant. 2006, 50, 519.
Q. Liu, C. Wang, X. Jiao, H. Zhang, L. Song, Y. Li, C. Gao, K. Wang, Sci China Life Sci 2019, 62, 1.
W. Gao, L. Long, L. F. Zhu, L. Xu, W. H. Gao, L. Q. Sun, L. L. Liu, X. L. Zhang, Mol. Cell. Proteomics 2013, 12, 3690.
Y. H. Miao, L. Xu, X. He, L. Zhang, M. Shaban, X. L. Zhang, L. F. Zhu, Plant J. 2019, 98, 329.