| 
					
						|  |  
    					|  |  
    					| Repeats in the transcribed regions: comprehensive characterization and comparison of Citrus spp. |  
						| Manosh Kumar BISWAS1, Christoph MAYER2, Xiuxin DENG1(  ) |  
						| 1. Key Laboratory of Horticultural Plant Biology, Ministry of Education/Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China 2. Center of Molecular Biodiversity, Forschungsmuseum Alexander Koenig, Adenauerallee, Bonn 53113, Germany
 |  
						|  |  
					
						| 
								
									|  
          
          
            
              
				
								                
													
													    |  |  
														| 
													
													    | Abstract A large number of expressed sequences tags are available for Citrus spp., which provides an opportunity to understand genomic organization of the transcribed regions. Here, we report a detailed analysis of repetitive elements including tandem repeats (TRs) and transposable elements (TEs) in the transcribed region of the Citrus spp. On average, 22% of the expressed sequence tags (ESTs) contain TRs. The relative density of TR classes is highly taxon-specific. For instance, Citrus limonia has a high relative density of mononucleotide repeats, whereas dinucleotide repeats are rare. The proportions of 2–6, 7–30 and 31–50 bp repeats were almost identical in all studied species except for C. limonia and C. limettioides. We found that<1% of the citrus ESTs have a similarity with transposable elements. Transcriptional activity of transposable element families varied even within the same class of elements. A high proportion of transcriptional activity was observed for gypsy-like TEs compare to other TE classes. While TEs are relatively rare, TRs are abundant elements in ESTs of citrus. The high proportion of TRs that have a unit size longer than 6 bp raises the question about a possible functional or evolutionary role of these elements. |  
															| Keywords 
																																																				Citrus spp.  
																		  																																				tandem repeats  
																		  																																				transcribed region  
																		  																																				transposable elements |  
															| Corresponding Author(s):
																Xiuxin DENG |  
															| Just Accepted Date: 10 May 2017  
																																														Online First Date: 26 May 2017   
																																														Issue Date: 10 December 2017 |  |  
								            
								                
																																												
															| 1 | Niranjan N, Navajas-Pérez  R, Mihai P,  Alam M, Ming  R, Andrew H P,  Steven L S. Genome-wide analysis of repetitive elements in papaya. Tropical Plant Biology, 2008, 1(3): 191–201 |  
															| 2 | Mayer C, Leese  F, Tollrian R. Genome-wide analysis of tandem repeats in Daphnia pulex—a comparative approach. BMC Genomics, 2010, 11(1): 277 https://doi.org/10.1186/1471-2164-11-277
														     															     															     		pmid: 20433735
 |  
															| 3 | Li Y C, Korol  A B, Fahima  T, Nevo E. Microsatellites within genes: structure, function, and evolution. Molecular Biology and Evolution, 2004, 21(6): 991–1007 https://doi.org/10.1093/molbev/msh073
														     															     															     		pmid: 14963101
 |  
															| 4 | Ugarković D,  Plohl M. Variation in satellite DNA profiles--causes and effects. EMBO Journal, 2002, 21(22): 5955–5959 https://doi.org/10.1093/emboj/cdf612
														     															     															     		pmid: 12426367
 |  
															| 5 | Camacho J P, Sharbel  T F, Beukeboom  L W. B-chromosome evolution. Philosophical Transactions of the Royal Society of London.  Series  B,  Biological  Sciences,  2000,  355(1394):  163–178 https://doi.org/10.1098/rstb.2000.0556
														     															     															     		pmid: 10724453
 |  
															| 6 | Buard J, Jeffreys  A J. Big, bad minisatellites. Nature Genetics, 1997, 15(4): 327–328 https://doi.org/10.1038/ng0497-327
														     															     															     		pmid: 9090372
 |  
															| 7 | Kashi Y, King  D, Soller M. Simple sequence repeats as a source of quantitative genetic variation. Trends in Genetics, 1997, 13(2): 74–78 https://doi.org/10.1016/S0168-9525(97)01008-1
														     															     															     		pmid: 9055609
 |  
															| 8 | Schlötterer C. Evolutionary dynamics of microsatellite DNA. Chromosoma, 2000, 109(6): 365–371 https://doi.org/10.1007/s004120000089
														     															     															     		pmid: 11072791
 |  
															| 9 | Li Y C, Korol  A B, Fahima  T, Beiles A,  Nevo E. Microsatellites: genomic distribution, putative functions and mutational mechanisms: a review. Molecular Ecology, 2002, 11(12): 2453–2465 https://doi.org/10.1046/j.1365-294X.2002.01643.x
														     															     															     		pmid: 12453231
 |  
															| 10 | Riley D E, Krieger  J N. Diverse eukaryotic transcripts suggest short tandem repeats have cellular functions. Biochemical and Biophysical Research Communications, 2002, 298(4): 581–586 https://doi.org/10.1016/S0006-291X(02)02509-3
														     															     															     		pmid: 12408991
 |  
															| 11 | Riley D E, Krieger  J N. Short tandem repeats are associated with diverse mRNAs encoding membrane-targeted proteins. BioEssays, 2004, 26(4): 434–444 https://doi.org/10.1002/bies.20001
														     															     															     		pmid: 15057941
 |  
															| 12 | Kashi Y, King  D G. Simple sequence repeats as advantageous mutators in evolution. Trends in Genetics , 2006, 22(5): 253–259 https://doi.org/10.1016/j.tig.2006.03.005
														     															     															     		pmid: 16567018
 |  
															| 13 | Dieringer D, Schlötterer  C. Two distinct modes of microsatellite mutation processes: evidence from the complete genomic sequences of nine species. Genome Research, 2003, 13(10): 2242–2251 https://doi.org/10.1101/gr.1416703
														     															     															     		pmid: 14525926
 |  
															| 14 | Ellegren H. Microsatellites: simple sequences with complex evolution. Nature Reviews Genetics, 2004, 5(6): 435–445 https://doi.org/10.1038/nrg1348
														     															     															     		pmid: 15153996
 |  
															| 15 | Jeffreys A J, Neumann  R, Wilson V. Repeat unit sequence variation in minisatellites: a novel source of DNA polymorphism for studying variation and mutation by single molecule analysis. Cell, 1990, 60(3): 473–485 https://doi.org/10.1016/0092-8674(90)90598-9
														     															     															     		pmid: 2406022
 |  
															| 16 | Bonhomme F, Rivals  E, Orth A,  Grant G R,  Jeffreys A J,  Bois P R. Species-wide distribution of highly polymorphic minisatellite markers suggests past and present genetic exchanges among house mouse subspecies. Genome Biology, 2007, 8(5): R80 https://doi.org/10.1186/gb-2007-8-5-r80
														     															     															     		pmid: 17501990
 |  
															| 17 | Qiu L, Yang  C, Tian B,  Yang J B,  Liu A. Exploiting EST databases for the development and characterization of EST-SSR markers in castor bean (Ricinus communis L.). BMC Plant Biology, 2010, 10(1): 278 https://doi.org/10.1186/1471-2229-10-278
														     															     															     		pmid: 21162723
 |  
															| 18 | Studer B, Kölliker  R, Muylle H,  Asp T, Frei  U, Roldán-Ruiz I, Barre P,  Tomaszewski C,  Meally H,  Barth S,  Skøt L,  Armstead I P,  Dolstra O,  Lübberstedt T. EST-derived SSR markers used as anchor loci for the construction of a consensus linkage map in ryegrass (Lolium spp.). BMC Plant Biology, 2010, 10(1): 177 https://doi.org/10.1186/1471-2229-10-177
														     															     															     		pmid: 20712870
 |  
															| 19 | Vicient C M. Transcriptional activity of transposable elements in maize. BMC Genomics, 2010, 11(1): 601 https://doi.org/10.1186/1471-2164-11-601
														     															     															     		pmid: 20973992
 |  
															| 20 | Kidwell M G, Lisch  D. Transposable elements as sources of variation in animals and plants. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 1997, 94(15): 7704–7711 https://doi.org/10.1073/pnas.94.15.7704
														     															     															     		pmid: 9223252
 |  
															| 21 | Wicker T, Sabot  F, Hua-Van A,  Bennetzen J L,  Capy P, Chalhoub  B, Flavell A,  Leroy P,  Morgante M,  Panaud O,  Paux E, SanMiguel  P, Schulman A H. A unified classification system for eukaryotic transposable elements. Nature Reviews Genetics, 2007, 8(12): 973–982 https://doi.org/10.1038/nrg2165
														     															     															     		pmid: 17984973
 |  
															| 22 | Biswas M K, Chai  L, Amar M H,  Zhang X,  Deng X X. Comparative analysis of genetic diversity in Citrus germplasm collection using AFLP, SSAP, SAMPL and SSR markers. Scientia Horticulturae, 2011, 129(4): 798–803 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2011.06.015
 |  
															| 23 | Biswas M K, Xu  Q, Deng X. Utility of RAPD, ISSR, IRAP and REMAP markers for the genetic analysis of Citrus spp. Scientia Horticulturae, 2010, 124(2): 254–261 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2009.12.013
 |  
															| 24 | Talon M, Gmitter Jr.  F G.Citrus genomics. International Journal of Plant Genomics, 2008, 2008: 528361 https://doi.org/10.1155/2008/528361
														     															     															     		pmid: 18509486
 |  
															| 25 | Benson G. Tandem repeats finder: a program to analyze DNA sequences. Nucleic Acids Research, 1999, 27(2): 573–580 https://doi.org/10.1093/nar/27.2.573
														     															     															     		pmid: 9862982
 |  
															| 26 | Volfovsky N, Haas  B J, Salzberg  S L. A clustering method for repeat analysis in DNA sequences. Genome Biology, 2001, 2(8): RESEARCH0027 |  
															| 27 | Macas J, Mészáros  T, Nouzová M. PlantSat: a specialized database for plant satellite repeats. Bioinformatics, 2002, 18(1): 28–35 https://doi.org/10.1093/bioinformatics/18.1.28
														     															     															     		pmid: 11836208
 |  
															| 28 | Wicker T, Matthews  D E, Keller  B. TREP: a database for Triticeae repetitive  elements.  Trends  in  Plant  Science,  2002,  7(12):  561–562 https://doi.org/10.1016/S1360-1385(02)02372-5
 |  
															| 29 | Messing J, Bharti  A K, Karlowski  W M, Gundlach  H, Kim H R,  Yu Y, Wei  F, Fuks G,  Soderlund C A,  Mayer K F,  Wing R A. Sequence composition and genome organization of maize. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2004, 101(40):14349–14354 |  
															| 30 | Jurka J, Kapitonov  V V, Pavlicek  A, Klonowski P,  Kohany O,  Walichiewicz J. Repbase Update, a database of eukaryotic repetitive elements. Cytogenetic and Genome Research, 2005, 110(1–4): 462–467 https://doi.org/10.1159/000084979
														     															     															     		pmid: 16093699
 |  
															| 31 | Meyers B C, Tingey  S V, Morgante  M. Abundance, distribution, and transcriptional activity of repetitive elements in the maize genome. Genome Research, 2001, 11(10): 1660–1676 https://doi.org/10.1101/gr.188201
														     															     															     		pmid: 11591643
 |  
															| 32 | Du J, Tian  Z, Hans C S,  Laten H M,  Cannon S B,  Jackson S A,  Shoemaker R C,  Ma J. Evolutionary conservation, diversity and specificity of LTR-retrotransposons in flowering plants: insights from genome-wide analysis and multi-specific comparison. Plant Journal, 2010, 63(4): 584–598 https://doi.org/10.1111/j.1365-313X.2010.04263.x
														     															     															     		pmid: 20525006
 |  
															| 33 | Chen C, Zhou  P, Choi Y A,  Huang S,  Gmitter F G Jr. Mining and characterizing microsatellites from citrus ESTs. Theoretical and Applied Genetics, 2006, 112(7): 1248–1257 https://doi.org/10.1007/s00122-006-0226-1
														     															     															     		pmid: 16474971
 |  
															| 34 | Cheng Y, de Vicente  M C, Meng  H, Guo W,  Tao N, Deng  X. A set of primers for analyzing chloroplast DNA diversity in Citrus and related genera. Tree Physiology, 2005, 25(6): 661–672 https://doi.org/10.1093/treephys/25.6.661
														     															     															     		pmid: 15805086
 |  
															| 35 | Mayer C. Phobos: a tandem repeat search tool. Distributed by the author, 2007 |  
															| 36 | Jurka J, Pethiyagoda  C. Simple repetitive DNA sequences from primates: compilation and analysis. Journal of Molecular Evolution, 1995, 40(2): 120–126 https://doi.org/10.1007/BF00167107
														     															     															     		pmid: 7699718
 |  
															| 37 | Tamura K, Peterson  D, Peterson N,  Stecher G,  Nei M, Kumar  S. MEGA5:  molecular  evolutionary  genetics analysis  using maximum likelihood, evolutionary distance, and maximum parsimony methods. Molecular Biology and Evolution, 2011, 28(10): 2731–2739 https://doi.org/10.1093/molbev/msr121
														     															     															     		pmid: 21546353
 |  
															| 38 | Kim T S, Booth  J G, Gauch  H G Jr, Sun  Q, Park J,  Lee Y H,  Lee K. Simple sequence repeats in Neurospora crassa: distribution, polymorphism and evolutionary inference. BMC Genomics, 2008, 9(1): 31 https://doi.org/10.1186/1471-2164-9-31
														     															     															     		pmid: 18215294
 |  
															| 39 | Tautz D, Renz  M. Simple sequences are ubiquitous repetitive components of eukaryotic genomes. Nucleic Acids Research, 1984, 12(10): 4127–4138 https://doi.org/10.1093/nar/12.10.4127
														     															     															     		pmid: 6328411
 |  
															| 40 | Tóth G, Gáspári  Z, Jurka J. Microsatellites in different eukaryotic genomes: survey and analysis. Genome Research, 2000, 10(7): 967–981 https://doi.org/10.1101/gr.10.7.967
														     															     															     		pmid: 10899146
 |  
															| 41 | Victoria F C, da Maia  L C, de Oliveira  A C. In silico comparative analysis of SSR markers in plants. BMC Plant Biology, 2011, 11(1): 15 https://doi.org/10.1186/1471-2229-11-15
														     															     															     		pmid: 21247422
 |  
															| 42 | La Rota M, Kantety  R V, Yu  J K, Sorrells  M E. Nonrandom distribution and frequencies of genomic and EST-derived microsatellite markers in rice, wheat, and barley. BMC Genomics, 2005, 6(1): 23 https://doi.org/10.1186/1471-2164-6-23
														     															     															     		pmid: 15720707
 |  
															| 43 | Lawson M J, Zhang  L. Distinct patterns of SSR distribution in the Arabidopsis thaliana and rice genomes. Genome Biology, 2006, 7(2): R14 https://doi.org/10.1186/gb-2006-7-2-r14
														     															     															     		pmid: 16507170
 |  
															| 44 | Crane C F. Patterned sequence in the transcriptome of vascular plants. BMC Genomics, 2007, 8(1): 173 https://doi.org/10.1186/1471-2164-8-173
														     															     															     		pmid: 17573970
 |  
															| 45 | Feschotte C, Jiang  N, Wessler S R. Plant transposable elements: where genetics meets genomics. Nature Reviews Genetics, 2002, 3(5): 329–341 https://doi.org/10.1038/nrg793
														     															     															     		pmid: 11988759
 |  
															| 46 | Tanurdzic M, Vaughn  M W, Jiang  H, Lee T J,  Slotkin R K,  Sosinski B,  Thompson W F,  Doerge R W,  Martienssen R A. Epigenomic consequences of immortalized plant cell suspension culture. PLoS Biology, 2008, 6(12): 2880–2895 https://doi.org/10.1371/journal.pbio.0060302
														     															     															     		pmid: 19071958
 |  
															| 47 | Picault N, Chaparro  C, Piegu B,  Stenger W,  Formey D,  Llauro C,  Descombin J,  Sabot F,  Lasserre E,  Meynard D,  Guiderdoni E,  Panaud O. Identification of an active LTR retrotransposon in rice. Plant Journal, 2009, 58(5): 754–765 https://doi.org/10.1111/j.1365-313X.2009.03813.x
														     															     															     		pmid: 19187041
 |  
															| 48 | Pouteau S, Huttner  E, Grandbastien M A,  Caboche M. Specific expression of the tobacco Tnt1 retrotransposon in protoplasts. EMBO Journal, 1991, 10(7): 1911–1918 pmid: 1710981
 |  
															| 49 | Hirochika H. Activation of tobacco retrotransposons during tissue culture. EMBO Journal, 1993, 12(6): 2521–2528 pmid: 8389699
 |  
															| 50 | Mhiri C, Morel  J B, Vernhettes  S, Casacuberta J M,  Lucas H,  Grandbastien M A. The promoter of the tobacco Tnt1 retrotransposon is induced by wounding and by abiotic stress. Plant Molecular Biology, 1997, 33(2): 257–266 https://doi.org/10.1023/A:1005727132202
														     															     															     		pmid: 9037144
 |  
															| 51 | Ramallo E, Kalendar  R, Schulman A H,  Martínez-Izquierdo J A. Reme1, a Copia retrotransposon in melon, is transcriptionally induced by UV light. Plant Molecular Biology, 2008, 66(1–2): 137–150 https://doi.org/10.1007/s11103-007-9258-4
														     															     															     		pmid: 18034313
 |  
															| 52 | Asíns M J,  Monforte A J,  Mestre P F,  Carbonell E A. Citrus and Prunuscopia-like retrotransposons. TAG Theoretical and Applied Genetics, 1999, 99(3–4): 503–510 https://doi.org/10.1007/s001220051263
														     															     															     		pmid: 22665184
 |  
															| 53 | Bernet G P, Asíns  M J. Identification and genomic distribution of gypsy like retrotransposons in Citrus and Poncirus. Theoretical and Applied Genetics, 2003, 108(1): 121–130 https://doi.org/10.1007/s00122-003-1382-1
														     															     															     		pmid: 12937896
 |  
															| 54 | Xu Q, Chen  L L, Ruan  X, Chen D,  Zhu A, Chen  C, Bertrand D,  Jiao W B,  Hao B H,  Lyon M P,  Chen J, Gao  S, Xing F,  Lan H, Chang  J W, Ge  X, Lei Y,  Hu Q, Miao  Y, Wang L,  Xiao S, Biswas  M K, Zeng  W, Guo F,  Cao H, Yang  X, Xu X W,  Cheng Y J,  Xu J, Liu  J H, Luo  O J, Tang  Z, Guo W W,  Kuang H,  Zhang H Y,  Roose M L,  Nagarajan N,  Deng X X,  Ruan Y. The draft genome of sweet orange (Citrus sinensis). Nature Genetics, 2013, 45(1): 59–66 https://doi.org/10.1038/ng.2472
														     															     															     		pmid: 23179022
 |  
															| 55 | Rabinowicz P D, Schutz  K, Dedhia N,  Yordan C, Parnell  L D, Stein L,  McCombie W R,  Martienssen R A. Differential methylation of genes and retrotransposons facilitates shotgun sequencing of the maize genome. Nature Genetics, 1999, 23(3): 305–308 |  
								            
												
											    	
											        	|  | Viewed |  
											        	|  |  |  
												        |  | Full text 
 | 
 
 |  
												        |  |  |  
												        |  | Abstract 
 | 
 |  
												        |  |  |  
												        |  | Cited |  |  
												        |  |  |  |  
													    |  | Shared |  |  
													    |  |  |  |  
													    |  | Discussed |  |  |  |  |