Cloning of TB1 from Hordeum bogdanii and the effect of endophytic fungi on its expression

doi:10.11686/cyxb2022369

Abstract

Abstract:

The tillers of the Poaceous crop plant Hordeum bogdanii develop from non-elongating internodes at the base of the stem， form adventitious roots， and can survive independently of the main stem. The yield of H. bogdanii is mainly increased by tillering， which is regulated by both endophytic fungi and genes of the host. To explore the effect of endophytic fungi on the tiller-related gene TB1 in the host plant， the TB1 gene of H. bogdanii was cloned by RT-PCR， sequenced， and then analyzed using bioinformatic methods. The transcript levels of TB1 were determined by PCR using SYBR Green fluorescent dye. These PCR analyses were conducted for H. bogdanii with endophytic fungi （E+） and without endophyte fungi （E-） growing in Wensu County， Xinjiang and Tsaidam Basin， Qinghai. The full-length coding sequence of the TB1 gene clonedfrom H. bogdanii was 804 bp， encoding a polypeptide consisting of 267 amino acid residues. The TB1 gene had no promoter and did not encode a polyA tail. A subcellular localization analysis predicted that TB1 localizes in the vacuole. The TB1 protein， which belongs to the TCP family， has no transmembrane domains and no signal peptide， so it is not a transmembrane protein. It was predicted to be an unstable protein. The TB1 gene of H. bogdanii showed the highest homology （96.72%） with TB1 of Hordeum vulgare subsp.， and was located in the same branch as TB1 from H. vulgare subsp. in the phylogenetic tree. The transcript profiles of TB1 in the roots， stems， and leaves were similar between plants growing in Wensu County and those growing in the Tsaidam Basin. Endophytic fungi significantly reduced the expression of TB1 at the base of stems （the tillering site）. These results show that endophytic fungal infection affects the expression of the host’s TB1 gene， thereby regulating tillering. These findings provide a theoretical foundation for further research on the tillering mechanism of H. bogdanii.

Key words: endophytic fungi, Hordeum bogdanii, TB1, quantitative real-time PCR

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Figures/Tables 9

Fig.1 TB1 sequence of H. bogdanii

Fig.2 Microscopic examination of H.bogdanii hyphae with endophytic fungi

Fig. 3 tef， tub and act sequencing results and sequence comparison before inoculation

Fig.4 Statistics on the tillers of H.bogdanii plants in Wensu County and Tsaidam Basin

Fig.5 PCR amplification electrophoresis of TB1 gene

Fig.6 Hylogenetic tree of TB1 gene in H.bogdanii

Fig.7 Tertiary structure prediction of TB1 protein

Table 1 Relative expression of TB1 gene in two ecotypes of H. bogdanii

生态型Ecotype	根Root	茎Stem	叶Leaf
温宿县E+ Wensu County E+	0.678±0.056bA	0.328±0.060cA	3.480±0.097aB*
温宿县E- Wensu County E-	1.000±0.003aA*	1.034±0.086aA*	1.006±0.067aA
柴达木盆地E+ Tsaidam Basin E+	0.547±0.067bA	0.382±0.135bA	13.427±0.088aA*
柴达木盆地E- Tsaidam Basin E-	1.008±0.299aA*	1.010±0.164aAA*	1.082±0.222aA

Table 2 Two-way ANOVA of TB1 gene expression of H. bogdanii in Wensu County and Tsaidam Basin by endophytic fungi in different parts

项目 Item	自由度 df	温宿县 Wensu County		柴达木盆地Tsaidam Basin
项目 Item	自由度 df	F	P	F	P
内生真菌Endophytic fungi （E）	1	49.821	0.001	1128.868	0.001
部位Site （S）	2	211.398	0.001	1522.982	0.001
内生真菌×部位E×S	2	215.233	0.001	1488.700	0.001

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