Convergent evolution of plant prickles by repeated gene co-option over deep time

Satterlee, James W.; Alonso-Martín, David; Jenike, Katherine M.; He, Jia; Ramakrishnan, Srividya; Benoit, Matthias; Gentile, Iacopo; Hendelman, Anat; Shohat, Hagai; Fitzgerald, Baline; Robitaille, Gina M.; Gillis, Jesse; van Eck, Joyce; Gramazio, Pietro|||0000-0003-2226-7999; Arrones-Olmo, Andrea|||0000-0003-3926-0291; Villanueva-Párraga, Gloria|||0000-0002-1475-2882; Plazas Ávila, María de la O|||0000-0001-8090-7312; Prohens Tomás, Jaime|||0000-0003-1181-9065; Vilanova Navarro, Santiago|||0000-0003-4939-9713

Convergent evolution of plant prickles by repeated gene co-option over deep time

[EN] An enduring question in evolutionary biology concerns the degree to which episodes of convergent trait evolution depend on the same genetic programs, particularly over long timescales. In this work, we genetically dissected repeated origins and losses of prickles¿sharp epidermal projections¿tha...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autores:	Satterlee, James W., Alonso-Martín, David, Jenike, Katherine M., He, Jia, Ramakrishnan, Srividya, Benoit, Matthias, Gentile, Iacopo, Hendelman, Anat, Shohat, Hagai, Fitzgerald, Baline, Robitaille, Gina M., Gillis, Jesse, van Eck, Joyce, Gramazio, Pietro\|\|\|0000-0003-2226-7999, Arrones-Olmo, Andrea\|\|\|0000-0003-3926-0291, Villanueva-Párraga, Gloria\|\|\|0000-0002-1475-2882, Plazas Ávila, María de la O\|\|\|0000-0001-8090-7312, Prohens Tomás, Jaime\|\|\|0000-0003-1181-9065, Vilanova Navarro, Santiago\|\|\|0000-0003-4939-9713
Tipo de recurso:	artículo
Fecha de publicación:	2024
País:	España
Institución:	Universitat Politècnica de València (UPV)
Repositorio:	RiuNet. Repositorio Institucional de la Universitat Politécnica de Valéncia
Idioma:	inglés
OAI Identifier:	oai:riunet.upv.es:10251/222870
Acceso en línea:	https://riunet.upv.es/handle/10251/222870
Access Level:	acceso abierto
Palabra clave:	Convergent evolution Genetic programs Plant prickles Mutations Solanum genetic systems 02.- Poner fin al hambre, conseguir la seguridad alimentaria y una mejor nutrición, y promover la agricultura sostenible 03.- Garantizar una vida saludable y promover el bienestar para todos y todas en todas las edades

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description	[EN] An enduring question in evolutionary biology concerns the degree to which episodes of convergent trait evolution depend on the same genetic programs, particularly over long timescales. In this work, we genetically dissected repeated origins and losses of prickles¿sharp epidermal projections¿that convergently evolved in numerous plant lineages. Mutations in a cytokinin hormone biosynthetic gene caused at least 16 independent losses of prickles in eggplants and wild relatives in the genus Solanum. Homologs underlie prickle formation across angiosperms that collectively diverged more than 150 million years ago, including rice and roses. By developing new Solanum genetic systems, we leveraged this discovery to eliminate prickles in a wild species and an indigenously foraged berry. Our findings implicate a shared hormone activation genetic program underlying evolutionarily widespread and recurrent instances of plant morphological innovation.
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In this work, we genetically dissected repeated origins and losses of prickles¿sharp epidermal projections¿that convergently evolved in numerous plant lineages. Mutations in a cytokinin hormone biosynthetic gene caused at least 16 independent losses of prickles in eggplants and wild relatives in the genus Solanum. Homologs underlie prickle formation across angiosperms that collectively diverged more than 150 million years ago, including rice and roses. By developing new Solanum genetic systems, we leveraged this discovery to eliminate prickles in a wild species and an indigenously foraged berry. Our findings implicate a shared hormone activation genetic program underlying evolutionarily widespread and recurrent instances of plant morphological innovation.This study was supported by a National Science Foundation Postdoctoral Fellowship in Biology (IOS-2305651) (J.W.S.); a postdoctoral fellowship (RYC2021-031999-I) funded by MCIN/AEI /10.13039/ 501100011033 and by European Union NextGenerationEU/PRTR (P.G.); a predoctoral fellowship (FPU18/01742) from Spanish Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (A.A.); a predoctoral fellowship (PRE2019-089256) funded by MCIN/AEI/ 10.13039/501100011033 and by ESF investing in your future (G.V.); Plant Health and Environment Department of the French National Institute for Agriculture, Food, and Environment (INRAE) (M.Beno.); Biologie et amélioration des Plantes departments of INRAE (M.Bend.); the William Randolph Hearst Scholarship from the Cold Spring Harbor School of Biological Sciences (M.J.P.); Fonds de recherche du Québec en Nature et Technologies Postdoctoral Fellowship (E.G.); the Sibbald Trust Research Fellowship (R.H.); a grant of the German Research Association DFG (STE 1120/17-1) (N.S.); NSF Planetary Biodiversity Initiative grant PBI Solanum: a worldwide initiative (DEB&#8208;0316614) (S.K.); National Geographic Society Northern Europe Award GEFNE49-12 (T.S.); National Institutes of Health grant R01MH113005 (J.G.); grant CIPROM/2021/020 funded by Conselleria d Innovació, Universitats, Ciència i Societat Digital of the Generalitat Valenciana (J.P.); grant PID2021-128148OB-I00 funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033/ and ERDF A way of making Europe (J.P.); grant PDC2022-133513-I00 funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033/ and by European Union NextGenerationEU/PRTR (J.P.); National Science Foundation Plant Genome Research Program grant IOS-2216612 (A.F., J.G., J.V.E., M.C.S., and Z.B.L.); and the Howard Hughes Medical Institute (Z.B.L.).American Association for the Advancement of Science (AAAS)Departamento de BiotecnologíaInstituto Universitario de Conservación y Mejora de la Agrodiversidad ValencianaEscuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y del Medio NaturalGENERALITAT VALENCIANADeutsche ForschungsgemeinschaftAGENCIA ESTATAL DE INVESTIGACIONNational Science Foundation, EEUUEuropean Regional Development FundMINISTERIO DE CIENCIA E INNOVACIONNational Institutes of Health, EEUUFonds de Recherche du Québec - Nature et TechnologiesInstitut National de Recherche pour l'Agriculture, l'Alimentation et l'Environnement, FranciaRepositorio Institucional de la Universitat Politècnica de València Riunet20242024-08-02journal articlehttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501VoRhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85info:eu-repo/semantics/articleapplication/pdfapplication/pdfhttps://riunet.upv.es/handle/10251/222870reponame:RiuNet. Repositorio Institucional de la Universitat Politécnica de Valénciainstname:Universitat Politècnica de València (UPV)InglésengAgencia Estatal de Investigación http://dx.doi.org/10.13039/501100011033 Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2021-2023 PDC2022-133513-I00 EVALUACION DE LINEAS DE BERENJENA CON INTROGRESIONES SILVESTRES PARA SU POTENCIAL TRANSFERENCIA AL SECTORAgencia Estatal de Investigación http://dx.doi.org/10.13039/501100011033 Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2021-2023 PID2021-128148OB-I00 UTILIZACION DE LINEAS DE INTROGRESION Y MAGIC EN LA MEJORA GENETICA E IDENTIFICACION DE GENES DE CARACTERES CLAVE EN BERENJENAAgencia Estatal de Investigación http://dx.doi.org/10.13039/501100011033 PRE2019-089256 AYUDA PREDOCTORAL AEI-VILLANUEVA PARRAGA. PROYECTO: INTROGRESION DE TOLERANCIA A LA SEQUIA PROCEDENTE DE ESPECIES SILVESTRES PARA LA MEJORA GENETICA DE LA BERENJENAGeneralitat Valenciana https://doi.org/10.13039/501100003359 CIPROM%2F2021%2F020 Valorización y mejora de las variedades tradicionales de solanáceas para el desarrollo de una horticultura biodiversa, de bajos insumos y ecológica en un contexto de cambio climáticoMINISTERIO DE CIENCIA E INNOVACION MINISTERIO DE CIENCIA E INNOVACION RYC2021-031999-I Convocatoria 2021 de las ayudas Ramón y Cajal de la Agencia Estatal de Investigación.CIENCIA E INNOVACION CIENCIA E INNOVACION FPU18%2F01742 AYUDA PREDOCTORAL FPU-ARRONES OLMO. PROYECTO: DESARROLLO Y UTILIZACION DE POBLACIONES EXPERIMENTALES MAGIC EN LA MEJORA DE SOLANACEASNational Science Foundation, China https://doi.org/10.13039/100000001 DEB-0316614 PBI Solanum: a worldwide treatmentNational Science Foundation, China https://doi.org/10.13039/100000001 IOS-2216612National Science Foundation, China https://doi.org/10.13039/100000001 IOS-2305651National Institutes of Health, EEUU https://doi.org/10.13039/100000002 R01MH113005open accesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Reserva de todos los derechoshttp://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/info:eu-repo/semantics/openAccessoai:riunet.upv.es:10251/2228702026-06-13T07:49:27Z
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