Genome-wide association analysis and transgenic characterization for amylose content regulating gene in tuber of Dioscorea zingiberensis
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BACKGROUND: Amylose, a prebiotic found in yams is known to be beneficial for the gut microflora and is particularly advantageous for diabetic patients' diet. However, the genetic machinery underlying amylose production remains elusive. A comprehensive characterization of the genetic basis of amylose content in yam tubers is a prerequisite for accelerating the genetic engineering of yams with respect to amylose content variation. RESULTS: To uncover the genetic variants underlying variation in amylose content, we evaluated amylose content in freshly harvested tubers from 150 accessions of Dioscorea zingibensis. With 30,000 high-quality single nucleotide polymorphisms (SNP), we performed a genome-wide association analysis (GWAS). The population structure analysis classified the D. zingiberensis accessions into three groups. A total of 115 significant loci were detected on four chromosomes. Of these, 112 significant SNPs (log10(p) = 5, q-value < 0.004) were clustered in a narrow window on the chromosome 6 (chr6). The peak SNP at the position 75,609,202 on chr6 could explain 63.15% of amylose variation in the population and fell into the first exon of the ADP-glucose pyrophosphorylase (AGPase) small subunit gene, causing a non-synonymous modification of the resulting protein sequence. Allele segregation analysis showed that accessions with the rare G allele had a higher amylose content than those harboring the common A allele. However, AGPase, a key enzyme precursor of amylose biosynthesis, was not expressed differentially between accessions with A and G alleles. Overexpression of the two variants of AGPase in Arabidopsis thaliana resulted in a significantly higher amylose content in lines transformed with the AGPase-G allele. CONCLUSIONS: Overall, this study showed that a major genetic variant in AGPase probably enhances the enzyme activity leading to high amylose content in D. zingiberensis tuber. The results provide valuable insights for the development of amylose-enriched genotypes.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Genome-wide association analysis and transgenic characterization for amylose content regulating gene in tuber of Dioscorea zingiberensis
- Date Crossref
- 10/06/2024
- Éditeur
- Springer Science and Business Media LLC
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Southwest Forestry University Yunnan Key Laboratory of Plateau Wetland Conservation pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Liaoning University of Traditional Chinese Medicine pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Yunnan University of Traditional Chinese Medicine pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Université de Montpellier pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Agropolis International pays non établi dans la noticeInstitution
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Institut National de Recherche pour l'Agriculture pays non établi dans la noticeOrganisme public
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Amélioration Génétique et Adaptation des Plantes méditerranéennes et tropicales pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Institut Agro Montpelier pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Services déconcentrés d'appui à la recherche Occitanie-Montpellier pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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College of Landscape Architecture and Horticulture Sciences pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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School of Life Science Department of Life Technology Teaching and Research pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
Yunnan Key Laboratory of Plateau Wetland Conservation — Southwest Forestry University, Liaoning University of Traditional Chinese Medicine et Yunnan University of Traditional Chinese Medicine, avec 9 autres affiliations.
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