The Amborella vacuolar processing enzyme family.
Most vacuolar proteins are synthesized on rough endoplasmic reticulum as proprotein precursors and then transported to the vacuoles, where they are converted into their respective mature forms by vacuolar processing enzymes (VPEs). In the case of the seed storage proteins, this process is of major importance, as it conditions the establishment of vigorous seedlings. Toward the goal of identifying proteome signatures that could be associated with the origin and early diversification of angiosperms, we previously characterized the 11S-legumin-type seed storage proteins from Amborella trichopoda, a rainforest shrub endemic to New Caledonia that is also the probable sister to all other angiosperms (Amborella Genome Project, 2013). In the present study, proteomic and genomic approaches were used to characterize the VPE family in this species. Three genes were found to encode VPEs in the Amborella's genome. Phylogenetic analyses showed that the Amborella sequences grouped within two major clades of angiosperm VPEs, indicating that the duplication that generated the ancestors of these clades occurred before the most recent common ancestor of living angiosperms. A further important duplication within the VPE family appears to have occurred in common ancestor of the core eudicots, while many more recent duplications have also occurred in specific taxa, including both Arabidopsis thaliana and Amborella. An analysis of natural genetic variation for each of the three Amborella VPE genes revealed the absence of selective forces acting on intronic and exonic single-nucleotide polymorphisms among several natural Amborella populations in New Caledonia.
Institut de Recherche pour le Développement, UMR Diversité, Adaptation et Développement des Plantes Montpellier, France.
Valérie
V
Poncet
Laboratoire Reproduction et Développement des Plantes, UMR 5667, Ecole Normale Supérieure de Lyon Lyon, France.
Charlie
C
Scutt
Institut de Recherche pour le Développement, UMR Diversité, Adaptation et Développement des Plantes Montpellier, France.
Rémi
R
Tournebize
Laboratoire Insulaire du Vivant et de l'Environnement, Université de la Nouvelle-Calédonie Nouméa, New Caledonia.
Matthieu
M
Villegente
Institut National de la Recherche Agronomique, Institut Jean-Pierre Bourgin, UMR 1318 Institut National de la Recherche Agronomique/AgroParisTech, ERL Centre National de la Recherche Scientifique 3559, Laboratoire d'Excellence "Saclay Plant Sciences" (LabEx SPS), RD10 Versailles, France ; AgroParisTech, Chaire de Physiologie Végétale Paris, France.
Gwendal
G
Cueff
Institut National de la Recherche Agronomique, Institut Jean-Pierre Bourgin, UMR 1318 Institut National de la Recherche Agronomique/AgroParisTech, ERL Centre National de la Recherche Scientifique 3559, Laboratoire d'Excellence "Saclay Plant Sciences" (LabEx SPS), RD10 Versailles, France ; AgroParisTech, Chaire de Physiologie Végétale Paris, France.
Loïc
L
Rajjou
Institut National de la Recherche Agronomique, Plateforme d'Analyse Protéomique de Paris Sud-Ouest, Institut National de la Recherche Agronomique/Université Paris-Sud/Centre National de la Recherche Scientifique/AgroParisTech, UMR 0320/UMR 8120 Génétique Quantitative et Evolution - Le Moulon Gif-sur-Yvette, France.
Thierry
T
Balliau
Institut National de la Recherche Agronomique, Plateforme d'Analyse Protéomique de Paris Sud-Ouest, Institut National de la Recherche Agronomique/Université Paris-Sud/Centre National de la Recherche Scientifique/AgroParisTech, UMR 0320/UMR 8120 Génétique Quantitative et Evolution - Le Moulon Gif-sur-Yvette, France.
Michel
M
Zivy
Laboratoire Insulaire du Vivant et de l'Environnement, Université de la Nouvelle-Calédonie Nouméa, New Caledonia ; Institut Agronomique Néo-Calédonien, Diversités Biologique et Fonctionnelle des Ecosystèmes Terrestres Païta, New Caledonia.
Bruno
B
Fogliani
UMR 5240 Laboratoire Mixte Centre National de la Recherche Scientifique/Institut National des Sciences Appliquées/Université Claude Bernard Lyon 1/Bayer CropScience Lyon, France.
Claudette
C
Job
Institut de Recherche pour le Développement, UMR Diversité, Adaptation et Développement des Plantes Montpellier, France.
Alexandre
A
de Kochko
Laboratoire Insulaire du Vivant et de l'Environnement, Université de la Nouvelle-Calédonie Nouméa, New Caledonia.
Valérie
V
Sarramegna-Burtet
AgroParisTech, Chaire de Physiologie Végétale Paris, France ; UMR 5240 Laboratoire Mixte Centre National de la Recherche Scientifique/Institut National des Sciences Appliquées/Université Claude Bernard Lyon 1/Bayer CropScience Lyon, France.
Dominique
D
Job
Amborella trichopoda; genetic diversity; plant evolution; proteomics; seed; vacuolar processing enzymes