The MAP3K-Coding QUI-GON JINN (QGJ) Gene Is Essential to the Formation of Unreduced Embryo Sacs in Paspalum

Apomixis is a clonal mode of reproduction via seeds, which results from the failure of meiosis and fertilization in the sexual female reproductive pathway. In previous transcriptomic surveys, we identified a mitogen-activated protein kinase kinase kinase (N46) displaying differential representation in florets of sexual and apomictic Paspalum notatum genotypes. Here, we retrieved and characterized the N46 full cDNA sequence from sexual and apomictic floral transcriptomes. Phylogenetic analyses showed that N46 was a member of the YODA family, which was re-named QUI-GON JINN (QGJ). Differential expression in florets of sexual and apomictic plants was confirmed by qPCR. In situ hybridization experiments revealed expression in the nucellus of aposporous plants’ ovules, which was absent in sexual plants. RNAi inhibition of QGJ expression in two apomictic genotypes resulted in significantly reduced rates of aposporous embryo sac formation, with respect to the level detected in wild type aposporous plants and transformation controls. The QGJ locus segregated independently of apospory. However, a probe derived from a related long non-coding RNA sequence (PN_LNC_QGJ) revealed RFLP bands cosegregating with the Paspalum apospory-controlling region (ACR). PN_LNC_QGJ is expressed in florets of apomictic plants only. Our results indicate that the activity of QGJ in the nucellus of apomictic plants is necessary to form non-reduced embryo sacs and that a long non-coding sequence with regulatory potential is similar to sequences located within the ACR. Fil: Mancini, Micaela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Investigaciones en Ciencias Agrarias de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Investigaciones en Ciencias Agrarias de Rosario; Argentina Fil: Permingeat, Hugo Raúl. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Investigaciones en Ciencias Agrarias de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Investigaciones en Ciencias Agrarias de Rosario; Argentina Fil: Colono, Carolina Marta. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Investigaciones en Ciencias Agrarias de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Investigaciones en Ciencias Agrarias de Rosario; Argentina Fil: Siena, Lorena Adelina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Investigaciones en Ciencias Agrarias de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Investigaciones en Ciencias Agrarias de Rosario; Argentina Fil: Pupilli, Fulvio. Consiglio Nazionale delle Ricerche; Italia Fil: Azzaro, Celeste Antonela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Investigaciones en Ciencias Agrarias de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Investigaciones en Ciencias Agrarias de Rosario; Argentina Fil: Alencar Dusi, Diva Maria de. Ministerio da Agricultura Pecuaria e Abastecimento de Brasil. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuaria; Brasil Fil: Campos Carneiro, Vera Tavares de. Ministerio da Agricultura Pecuaria e Abastecimento de Brasil. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuaria; Brasil Fil: Podio, Maricel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Investigaciones en Ciencias Agrarias de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Investigaciones en Ciencias Agrarias de Rosario; Argentina Fil: Seijo, José Guillermo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Botánica del Nordeste. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Botánica del Nordeste; Argentina. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura; Argentina Fil: González, Ana María. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Botánica del Nordeste. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Botánica del Nordeste; Argentina. Université Montpellier; Francia Fil: Felitti, Silvina Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Investigaciones en Ciencias Agrarias de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Investigaciones en Ciencias Agrarias de Rosario; Argentina Fil: Ortiz, Juan Pablo Amelio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Investigaciones en Ciencias Agrarias de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Investigaciones en Ciencias Agrarias de Rosario; Argentina Fil: Leblanc, Olivier. Université Montpellier II; Francia Fil: Pessino, Silvina Claudia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Investigaciones en Ciencias Agrarias de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Investigaciones en Ciencias Agrarias de Rosario; Argentina