Identification of the 12-oxophytoeienoic acid reductase (OPR) gene family in pepper (Capsicum annuum L.) and functional characterization of CaOPR6 in pepper fruit development and stress response

Abstract

The 12-oxophytoeienoic acid reductase (OPR) is a kind of enzyme in the octadecanoid biosynthesis pathway that determines the biosynthesis of jasmonic acid. Although the roles of OPRs have been extensively studied in several crop plants, little is known about the biological functions of OPR-encoding genes in Capsicum annuum plants. In this study, seven OPR family genes (CaOPR1–7) were identified from the C. annuum genome. The physical and chemical properties of CaOPR1–7 were further analyzed, including gene expression patterns, promoter elements, and chromosomal locations. The results showed that the seven CaOPR homologues could be divided into two subgroups, and CaOPR6 was highly similar to AtOPR3 in Arabidopsis. The expression of CaOPR6 was significantly induced by various stresses such as cold, salt, and pathogen infection, indicating that CaOPR6 plays important roles in response to abiotic and biotic stresses. Overall, these findings improve the understanding of the biological functions of CaOPR6 in the development of pepper fruit and stress response of pepper plants, and facilitate further studies on the molecular biology of OPR proteins in Solanaceae vegetables.

Résumé

L’enzyme 12-oxo-phytoeienoique acide réductase (OPR) fait partie de la voie octadécanoïque, laquelle contribue à la synthèse de l’acide jasmonique. Bien que les rôles des OPR aient été étudiés en profondeur chez plusieurs plantes cultivées, peu de choses sont connues au sujet des fonctions biologiques des gènes codant pour les OPR dans le génome du Capsicum annuum. Dans ce travail, sept familles de gènes OPR (CaOPR1–7) ont été identifiées dans le génome du C. annuum. Les propriétés physiques et chimiques des CaOPR1–7 ont été analysées, incluant leur expression, leurs promoteurs et leur localisation chromosomique. Les résultats ont montré que les sept homologues CaOPR forment deux sous-groupes et que CaOPR6 est très semblable à AtOPR3 chez Arabidopsis. L’expression de CaOPR6 augmentait significativement en réponse à des stress comme le froid, la salinité et l’infection avec des pathogènes. Cela indique que le gène CaOPR6 joue des rôles importants dans la réponse aux stress biotiques et abiotiques. Globalement, ces résultats contribuent à une meilleure connaissance des fonctions biologiques de CaOPR6 dans le développement du fruit et dans la réponse aux stress chez le poivron ; cela facilitera de futures études sur la biologie moléculaire des protéines OPR chez les légumes de la famille des solanacées. [Traduit par la Rédaction]

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