Published May 6, 2020
| Version v1
Publication
Open
Fungal Endophytes Enhance the Photoprotective Mechanisms and Photochemical Efficiency in the Antarctic Colobanthus quitensis (Kunth) Bartl. Exposed to UV-B Radiation
Creators
- 1. University of Talca
- 2. Pontificia Universidad Católica de Chile
- 3. University of Buenos Aires
- 4. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
- 5. Agricultural Plant Physiology and Ecology Research Institute
- 6. Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria
- 7. Universidad Politécnica de Madrid
- 8. Centre for Plant Biotechnology and Genomics
- 9. Catholic University of the Maule
- 10. Universidad Católica del Norte
Description
Antarctic plants have developed mechanisms to deal with one or more adverse factors which allow them to successfully survive extreme environments. Certain effective mechanisms to face adverse environmental factors can arise through the establishment of functional symbiosis with endophytic foliar fungi. In this work, we explored the role of foliar endophytes on host plant performance under high level of UV-B radiation. To unveil the underlying mechanisms, we identified and characterized the expression of genes associated to UV-B photoreception, accumulation of key flavonoids, and response to physiological stress in plants Colobanthus quitensis, grown with (E+) and without (E-) endophytes. The deduced proteins of CqUVR8, CqHY5 and CqFLS share the characteristic domains and display high degrees of similarity with other described corresponding proteins from plants. Physiological analysis showed that E+ plants display lower lipid peroxidation and higher Fv/Fm ratios under high UV-B radiation. In addition, compared to E-, E+ plants showed lower CqUVR8, CqHY5 and CqFLS transcript levels. On the other hand, the content of the flavonoid quercetin in plant leaves exposed to high UV-B was almost 8-fold higher in E- than in E+ plants 48 h after treatment; however, this pattern was reverted one week later. The results suggests that Antarctic endophytic fungi minimize cell damage, boost physiological performance, and positively influence plant tolerance to UV-B radiation. We propose that fungal endophytes could be an effective biological partnership for Antarctic plants to cope with high UV-B radiation.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
طورت نباتات أنتاركتيكا آليات للتعامل مع واحد أو أكثر من العوامل الضارة التي تسمح لها بالنجاح في البقاء على قيد الحياة في البيئات القاسية. يمكن أن تنشأ بعض الآليات الفعالة لمواجهة العوامل البيئية الضارة من خلال إنشاء تكافل وظيفي مع الفطريات الورقية الداخلية. في هذا العمل، استكشفنا دور النباتات الداخلية الورقية في أداء النبات المضيف تحت مستوى عالٍ من الأشعة فوق البنفسجية (ب). لكشف النقاب عن الآليات الأساسية، قمنا بتحديد وتمييز تعبير الجينات المرتبطة بالاستقبال الضوئي للأشعة فوق البنفسجية، وتراكم مركبات الفلافونويد الرئيسية، والاستجابة للإجهاد الفسيولوجي في النباتات Colobanthus quitensis، التي تنمو مع (E+) وبدون (E -) endophytes. تشترك البروتينات المستخلصة من CqUVR8 و CqHY5 و CqFLS في المجالات المميزة وتعرض درجات عالية من التشابه مع البروتينات المقابلة الأخرى الموصوفة من النباتات. أظهر التحليل الفسيولوجي أن نباتات E+ تعرض بيروكسيد منخفض للدهون ونسب Fv/Fm أعلى تحت إشعاع UV - B العالي. بالإضافة إلى ذلك، مقارنة بمحطات E - و E+، أظهرت محطات CqUVR8 و CqHY5 و CqFLS مستويات نسخ أقل. من ناحية أخرى، كان محتوى كيرسيتين الفلافونويد في أوراق النبات المعرضة للأشعة فوق البنفسجية العالية B أعلى بنحو 8 أضعاف في E - مما هو عليه في نباتات E+ بعد 48 ساعة من العلاج ؛ ومع ذلك، تم عكس هذا النمط بعد أسبوع واحد. تشير النتائج إلى أن الفطريات الداخلية في القطب الجنوبي تقلل من تلف الخلايا، وتعزز الأداء الفسيولوجي، وتؤثر بشكل إيجابي على تحمل النبات للأشعة فوق البنفسجية. نقترح أن تكون النباتات الداخلية الفطرية شراكة بيولوجية فعالة لنباتات القارة القطبية الجنوبية للتعامل مع الأشعة فوق البنفسجية العالية.Translated Description (French)
Les plantes antarctiques ont développé des mécanismes pour faire face à un ou plusieurs facteurs défavorables qui leur permettent de survivre avec succès dans des environnements extrêmes. Certains mécanismes efficaces pour faire face aux facteurs environnementaux défavorables peuvent résulter de l'établissement d'une symbiose fonctionnelle avec les champignons foliaires endophytes. Dans ce travail, nous avons exploré le rôle des endophytes foliaires sur la performance des plantes hôtes sous un niveau élevé de rayonnement UV-B. Pour dévoiler les mécanismes sous-jacents, nous avons identifié et caractérisé l'expression de gènes associés à la photoréception UV-B, l'accumulation de flavonoïdes clés et la réponse au stress physiologique chez les plantes Colobanthus quitensis, cultivées avec (E+) et sans (E-) endophytes. Les protéines déduites de CqUVR8, CqHY5 et CqFLS partagent les domaines caractéristiques et présentent des degrés élevés de similitude avec d'autres protéines correspondantes décrites provenant de plantes. L'analyse physiologique a montré que les plantes E+ présentent une peroxydation lipidique plus faible et des rapports Fv/Fm plus élevés sous un rayonnement UV-B élevé. De plus, par rapport aux plantes E-, E+, les taux de transcription de CqUVR8, CqHY5 et CqFLS étaient plus faibles. D'autre part, la teneur en quercétine flavonoïde dans les feuilles des plantes exposées à des UV-B élevés était presque 8 fois plus élevée dans les plantes E- que dans les plantes E+ 48 h après le traitement ; cependant, ce schéma a été inversé une semaine plus tard. Les résultats suggèrent que les champignons endophytes de l'Antarctique minimisent les dommages cellulaires, stimulent les performances physiologiques et influencent positivement la tolérance des plantes aux rayons UV-B. Nous proposons que les endophytes fongiques pourraient être un partenariat biologique efficace pour les plantes de l'Antarctique pour faire face à un rayonnement UV-B élevé.Translated Description (Spanish)
Las plantas antárticas han desarrollado mecanismos para hacer frente a uno o más factores adversos que les permiten sobrevivir con éxito en entornos extremos. Ciertos mecanismos efectivos para enfrentar factores ambientales adversos pueden surgir a través del establecimiento de simbiosis funcional con hongos foliares endofíticos. En este trabajo, exploramos el papel de los endófitos foliares en el rendimiento de la planta huésped bajo un alto nivel de radiación UV-B. Para desvelar los mecanismos subyacentes, identificamos y caracterizamos la expresión de genes asociados a la fotorrecepción UV-B, la acumulación de flavonoides clave y la respuesta al estrés fisiológico en plantas Colobanthus quitensis, cultivadas con (E+) y sin (E-) endófitos. Las proteínas deducidas de CqUVR8, CqHY5 y CqFLS comparten los dominios característicos y muestran altos grados de similitud con otras proteínas correspondientes descritas de plantas. El análisis fisiológico mostró que las plantas E+ muestran una menor peroxidación lipídica y mayores relaciones Fv/Fm bajo una alta radiación UV-B. Además, en comparación con E-, las plantas E+ mostraron niveles más bajos de transcripción de CqUVR8, CqHY5 y CqFLS. Por otro lado, el contenido del flavonoide quercetina en las hojas de las plantas expuestas a altos niveles de UV-B fue casi 8 veces mayor en las plantas E- que en las E+ 48 h después del tratamiento; sin embargo, este patrón se revirtió una semana después. Los resultados sugieren que los hongos endófitos antárticos minimizan el daño celular, aumentan el rendimiento fisiológico e influyen positivamente en la tolerancia de las plantas a la radiación UV-B. Proponemos que los endófitos fúngicos podrían ser una asociación biológica efectiva para que las plantas antárticas hagan frente a la alta radiación UV-B.Files
pdf.pdf
Files
(3.2 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:9d3765e66768f8430e8dc3bba2d230b5
|
3.2 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تعزز النباتات الداخلية الفطرية آليات الحماية الضوئية والكفاءة الكيميائية الضوئية في أنتاركتيكا كولوبانثوس كيتينسيس (كونث) بارتل. التعرض للأشعة فوق البنفسجية ب
- Translated title (French)
- Les endophytes fongiques améliorent les mécanismes photoprotecteurs et l'efficacité photochimique dans l'Antarctique Colobanthus quitensis (Kunth) Bartl. Exposé aux rayonnements UV-B
- Translated title (Spanish)
- Fungal Endophytes Enhance the Photoprotective Mechanisms and Photochemical Efficiency in the Antarctic Colobanthus quitensis (Kunth) Bartl. Expuestos a la radiación UV-B
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3017332383
- DOI
- 10.3389/fevo.2020.00122
References
- https://openalex.org/W1560036639
- https://openalex.org/W1573518848
- https://openalex.org/W1577577364
- https://openalex.org/W1888424512
- https://openalex.org/W1964056361
- https://openalex.org/W1969634637
- https://openalex.org/W1973256317
- https://openalex.org/W1975075709
- https://openalex.org/W1991130096
- https://openalex.org/W2005436625
- https://openalex.org/W2007356845
- https://openalex.org/W2012954335
- https://openalex.org/W2032895174
- https://openalex.org/W2038286264
- https://openalex.org/W2047382548
- https://openalex.org/W2052583004
- https://openalex.org/W2062107259
- https://openalex.org/W2065363746
- https://openalex.org/W2072969848
- https://openalex.org/W2088880848
- https://openalex.org/W2113426342
- https://openalex.org/W2120239584
- https://openalex.org/W2124801835
- https://openalex.org/W2132185368
- https://openalex.org/W2132527497
- https://openalex.org/W2133158408
- https://openalex.org/W2133663502
- https://openalex.org/W2140478507
- https://openalex.org/W2142556037
- https://openalex.org/W2157649328
- https://openalex.org/W2159813489
- https://openalex.org/W2162673500
- https://openalex.org/W2166563780
- https://openalex.org/W2172534362
- https://openalex.org/W2187565875
- https://openalex.org/W2334853277
- https://openalex.org/W2337953048
- https://openalex.org/W2414652248
- https://openalex.org/W2508985438
- https://openalex.org/W2510490633
- https://openalex.org/W2517244300
- https://openalex.org/W2538150683
- https://openalex.org/W2550799873
- https://openalex.org/W2552564547
- https://openalex.org/W2587524942
- https://openalex.org/W2623824888
- https://openalex.org/W2732004704
- https://openalex.org/W2753588157
- https://openalex.org/W2783129650
- https://openalex.org/W2788972238
- https://openalex.org/W2789986547
- https://openalex.org/W2790632663
- https://openalex.org/W2795181549
- https://openalex.org/W2799524357
- https://openalex.org/W2803148824
- https://openalex.org/W2808473142
- https://openalex.org/W2911707247
- https://openalex.org/W3001041118
- https://openalex.org/W3003904144
- https://openalex.org/W3008650032
- https://openalex.org/W3016026378
- https://openalex.org/W33126145
- https://openalex.org/W4211029158