Validated MAGIC and GWAS population mapping reveals the link between vitamin E content and natural variation in chorismate metabolism in tomato

Autor: Christopher Sauvage, Michel Matringe, Luisa Bermúdez, Thomas Guiraud, Luis Alejandro de Haro, Christophe Rothan, Maria Belen De Luca, Elise Albert, Isabelle Atienza, Alisdair R. Fernie, Claire Brehelin, Jean Philipppe Mauxion, Adriano Nunes Nesi, Carine Ferrand, Ramón Asis, Leandro Quadrana, Zhao Jian Tao, Fernando Carrari, Estanislao Burgos, Pierre Baldet, Mathilde Causse, Joana Jorly, Isidore Diouf
Přispěvatelé: Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias [Buenos Aires] (IFIBYNE), Facultad de Ciencias Exactas y Naturales [Buenos Aires] (FCEyN), Universidad de Buenos Aires [Buenos Aires] (UBA)-Universidad de Buenos Aires [Buenos Aires] (UBA), Génétique et Amélioration des Fruits et Légumes (GAFL), Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Michigan State University System, Syngenta France, Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA), Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología [Córdoba] (CIBICI), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas [Buenos Aires] (CONICET)-Facultad de Ciencias Químicas [Córdoba], Universidad Nacional de Córdoba [Argentina]-Universidad Nacional de Córdoba [Argentina], Universidade Federal de Vicosa (UFV), Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA), Biologie du fruit et pathologie (BFP), Université de Bordeaux (UB)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Max-Planck-Institut, Institut de biologie de l'ENS Paris (UMR 8197/1024) (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Grants from ANPCyT Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica, Argentina. (2014-0984 and 2017-1907), European Union Horizon 2020 Research and Innovation Programme (679796), MINCYT-ECOS projects (A11B01 and A14B03), Laboratoire de biogenèse membranaire (LBM), Université Bordeaux Segalen - Bordeaux 2-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Facultad de Agronomía [Buenos Aires], Universidad de Buenos Aires [Buenos Aires] (UBA), Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria, Universidad Nacional de la Patagonia Austral (UNPA), Light Photosynthesis & Metabolism (Photosynthesis), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Université Bordeaux Segalen - Bordeaux 2-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie (MPI-MP), Max-Planck-Gesellschaft, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département de Biologie - ENS Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Universidade Federal de Viçosa = Federal University of Viçosa (UFV), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Département de Biologie - ENS Paris, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2021
Předmět:
0106 biological sciences
0301 basic medicine
Chorismic Acid
medicine.medical_treatment
[SDV]Life Sciences [q-bio]
Plant Science
tocotrieno
01 natural sciences
purl.org/becyt/ford/1 [https]
chemistry.chemical_compound
Solanum lycopersicum
TOMATO FRUIT
Vitamin E
Tocopherol
ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
2. Zero hunger
Genetics
education.field_of_study
biology
Structural gene
Chromosome Mapping
food and beverages
Plants
Genetically Modified
tocopherol
TOCOPHEROL
Tocotrienol
Genetic Engineering
Metabolic Networks and Pathways
Transgene
Population
Quantitative trait locus
Genes
Plant
Polymorphism
Single Nucleotide
TOCOTRIENOL
03 medical and health sciences
Quantitative Trait
Heritable
medicine
[SDV.BV]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology
[SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry
Molecular Biology
purl.org/becyt/ford/1.6 [https]
education
lvitamin E
fungi
Genetic Variation
Cell Biology
SOLANUM LYCOPERSICUM
biology.organism_classification
VITAMIN E
030104 developmental biology
chemistry
Genetic Loci
Fruit
Tyrosine
Solanum
Genome-Wide Association Study
010606 plant biology & botany
tomato fruit
Zdroj: Plant Journal
Plant Journal, Wiley, 2021, 105 (4), pp.907-923. ⟨10.1111/tpj.15077⟩
Plant Journal, 2021, 105 (4), pp.907-923. ⟨10.1111/tpj.15077⟩
CONICET Digital (CONICET)
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
instacron:CONICET
ISSN: 0960-7412
1365-313X
DOI: 10.1111/tpj.15077⟩
Popis: Tocochromanols constitute the different forms of vitamin E (VTE), essential components of the human diet, and display a high membrane protectant activity. By combining interval mapping and genome-wide association studies (GWAS), we unveiled the genetic determinants of tocochromanol accumulation in tomato (Solanum lycopersicum) fruits. To enhance the nutritional value of this highly consumed vegetable, we dissected the natural intraspecific variability of tocochromanols in tomato fruits and genetically engineered their biosynthetic pathway. These analyses allowed the identification of a total of 25 quantitative trait loci interspersed across the genome pinpointing the chorismate–tyrosine pathway as a regulatory hub controlling the supply of the aromatic head group for tocochromanol biosynthesis. To validate the link between the chorismate–tyrosine pathway and VTE, we engineered tomato plants to bypass the pathway at the arogenate branch point. Transgenic tomatoes showed moderate increments in tocopherols (up to approximately 20%) and a massive accumulation of tocotrienols (up to approximately 3400%). Gene expression analyses of these plants reveal a trade-off between VTE and natural variation in chorismate metabolism explained by transcriptional reprogramming of specific structural genes of the pathway. By restoring the accumulation of alpha-tocotrienols (α-t3) in fruits, the plants produced here are of high pharmacological and nutritional interest. Fil: Burgos, Estanislao. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina Fil: de Luca, Maria Belén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina Fil: Diouf, Isidore. Centre Nouvelle - Aquitaine Bordeaux ; Instituto National de Recherches Agronomiques, Alimetation Et Environnement; Fil: de Haro, Luis Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina Fil: Albert, Elise. Michigan State University; Estados Unidos. Centre Nouvelle - Aquitaine Bordeaux ; Instituto National de Recherches Agronomiques, Alimetation Et Environnement; Fil: Sauvage, Christopher. Centre Nouvelle - Aquitaine Bordeaux ; Instituto National de Recherches Agronomiques, Alimetation Et Environnement; . Syngenta France SAS; Francia Fil: Tao, Zhao J.. Centre Nouvelle - Aquitaine Bordeaux ; Instituto National de Recherches Agronomiques, Alimetation Et Environnement; Fil: Bermudez Salazar, Luisa Fernanda. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina Fil: Asís, Ramon. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina Fil: Nesi, Adriano N.. Universidade Federal de Viçosa.; Brasil Fil: Matringe, Michel. Universite Joseph Fourier; Francia. Centre Nouvelle - Aquitaine Bordeaux ; Instituto National de Recherches Agronomiques, Alimetation Et Environnement; Fil: Bréhélin, Claire. Universite Joseph Fourier; Francia. Centre Nouvelle - Aquitaine Bordeaux ; Instituto National de Recherches Agronomiques, Alimetation Et Environnement; Fil: Guiraud, Thomas. Universite de Bordeaux; Francia. Centre Nouvelle - Aquitaine Bordeaux ; Instituto National de Recherches Agronomiques, Alimetation Et Environnement; Fil: Ferrand, Carine. Universite de Bordeaux; Francia. Centre Nouvelle - Aquitaine Bordeaux ; Instituto National de Recherches Agronomiques, Alimetation Et Environnement; Fil: Atienza, Isabelle. Universite de Bordeaux; Francia. Centre Nouvelle - Aquitaine Bordeaux ; Instituto National de Recherches Agronomiques, Alimetation Et Environnement; Fil: Jorly, Joana. Universite de Bordeaux; Francia. Centre Nouvelle - Aquitaine Bordeaux ; Instituto National de Recherches Agronomiques, Alimetation Et Environnement; Fil: Mauxion, Jean P.. Universite de Bordeaux; Francia. Centre Nouvelle - Aquitaine Bordeaux ; Instituto National de Recherches Agronomiques, Alimetation Et Environnement; Fil: Baldet, Pierre. Centre Nouvelle - Aquitaine Bordeaux ; Instituto National de Recherches Agronomiques, Alimetation Et Environnement; . Universite de Bordeaux; Francia Fil: Fernie, Alisdair R.. Institut Max Planck fur Molekulare Physiologie; Alemania Fil: Quadrana, Leandro. Inserm; Francia. Centre National de la Recherche Scientifique; Francia Fil: Rothan, Christophe. Universite de Bordeaux; Francia. Centre Nouvelle - Aquitaine Bordeaux ; Instituto National de Recherches Agronomiques, Alimetation Et Environnement; Fil: Causse, Mathilde. Centre Nouvelle - Aquitaine Bordeaux ; Instituto National de Recherches Agronomiques, Alimetation Et Environnement; Fil: Carrari, Fernando Oscar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina. Universidad de Buenos Aires; Argentina
Databáze: OpenAIRE
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