Published December 1, 2008
| Version v1
Publication
Open
ESKIMO1 is a key gene involved in water economy as well as cold acclimation and salt tolerance
Creators
- 1. Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement
- 2. University of Lomé
- 3. Instituttet for Produktudvikling (Denmark)
- 4. Technical University of Denmark
- 5. Unité de Recherche Pluridisciplinaire Prairies et Plantes Fourragères
- 6. French National Centre for Scientific Research
Description
Abstract Background Drought is a major social and economic problem resulting in huge yield reduction in the field. Today's challenge is to develop plants with reduced water requirements and stable yields in fluctuating environmental conditions. Arabidopsis thaliana is an excellent model for identifying potential targets for plant breeding. Drought tolerance in the field was successfully conferred to crops by transferring genes from this model species. While involved in a plant genomics programme, which aims to identify new genes responsible for plant response to abiotic stress, we identified ESKIMO1 as a key gene involved in plant water economy as well as cold acclimation and salt tolerance. Results All esk1 mutants were more tolerant to freezing, after acclimation, than their wild type counterpart. esk1 mutants also showed increased tolerance to mild water deficit for all traits measured. The mutant's improved tolerance to reduced water supply may be explained by its lower transpiration rate and better water use efficiency (WUE), which was assessed by carbon isotope discrimination and gas exchange measurements. esk1 alleles were also shown to be more tolerant to salt stress. Transcriptomic analysis of one mutant line and its wild-type background was carried out. Under control watering conditions a number of genes were differentially expressed between the mutant and the wild type whereas under mild drought stress this list of genes was reduced. Among the genes that were differentially expressed between the wild type and mutant, two functional categories related to the response to stress or biotic and abiotic stimulus were over-represented. Under salt stress conditions, all gene functional categories were represented equally in both the mutant and wild type. Based on this transcriptome analysis we hypothesise that in control conditions the esk1 mutant behaves as if it was exposed to drought stress. Conclusion Overall our findings suggest that the ESKIMO1 gene plays a major role in plant response to water shortage and in whole plant water economy. Further experiments are being undertaken to elucidate the function of the ESKIMO1 protein and the way it modulates plant water uptake.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
خلفية مجردة يعد الجفاف مشكلة اجتماعية واقتصادية رئيسية تؤدي إلى انخفاض كبير في الغلة في هذا المجال. يتمثل التحدي اليوم في تطوير محطات ذات متطلبات مائية منخفضة وعوائد مستقرة في الظروف البيئية المتقلبة. أرابيدوبسيس ثاليانا هو نموذج ممتاز لتحديد الأهداف المحتملة لتربية النباتات. تم منح تحمل الجفاف في الحقل بنجاح للمحاصيل عن طريق نقل الجينات من هذا النوع النموذجي. أثناء مشاركتنا في برنامج علم الجينوم النباتي، والذي يهدف إلى تحديد جينات جديدة مسؤولة عن استجابة النبات للإجهاد اللاأحيائي، حددنا ESKIMO1 كجين رئيسي يشارك في اقتصاد مياه النبات بالإضافة إلى التأقلم البارد وتحمل الملح. النتائج كانت جميع مسوخ esk1 أكثر تسامحًا مع التجمد، بعد التأقلم، من نظيرتها من النوع البري. أظهرت مسوخ esk1 أيضًا تسامحًا متزايدًا مع نقص الماء الخفيف لجميع السمات المقاسة. يمكن تفسير التسامح المحسن للطفرة مع انخفاض إمدادات المياه من خلال انخفاض معدل النتح وكفاءة استخدام المياه بشكل أفضل (WUE)، والتي تم تقييمها من خلال التمييز بين نظائر الكربون وقياسات تبادل الغاز. كما تبين أن أليلات esk1 أكثر تحملاً للإجهاد الملحي. تم إجراء تحليل نصي لخط متحور واحد وخلفيته من النوع البري. في ظل ظروف الري الخاضعة للسيطرة، تم التعبير عن عدد من الجينات بشكل مختلف بين الطافرة والنوع البري بينما في ظل إجهاد الجفاف الخفيف تم تقليل قائمة الجينات هذه. من بين الجينات التي تم التعبير عنها بشكل مختلف بين النوع البري والطفرة، تم تمثيل فئتين وظيفيتين تتعلقان بالاستجابة للإجهاد أو التحفيز الحيوي واللاأحيائي بشكل مفرط. في ظل ظروف الإجهاد الملحي، تم تمثيل جميع الفئات الوظيفية للجينات بالتساوي في كل من النوع الطافر والبرية. استنادًا إلى تحليل transcriptome هذا، نفترض أنه في ظروف التحكم، يتصرف متحور esk1 كما لو كان قد تعرض لإجهاد الجفاف. الخلاصة بشكل عام، تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أن جين ESKIMO1 يلعب دورًا رئيسيًا في استجابة النبات لنقص المياه وفي الاقتصاد الكلي لمياه النبات. يتم إجراء المزيد من التجارب لتوضيح وظيفة بروتين ESKIMO1 والطريقة التي يعدل بها امتصاص مياه النبات.Translated Description (French)
Résumé Contexte La sécheresse est un problème social et économique majeur qui entraîne une réduction considérable du rendement sur le terrain. Le défi d'aujourd' hui est de développer des plantes avec des besoins en eau réduits et des rendements stables dans des conditions environnementales fluctuantes. Arabidopsis thaliana est un excellent modèle pour identifier des cibles potentielles pour la sélection végétale. La tolérance à la sécheresse sur le terrain a été conférée avec succès aux cultures en transférant des gènes de cette espèce modèle. Alors que nous étions impliqués dans un programme de génomique des plantes, qui vise à identifier de nouveaux gènes responsables de la réponse des plantes au stress abiotique, nous avons identifié ESKIMO1 comme un gène clé impliqué dans l'économie de l'eau des plantes ainsi que dans l'acclimatation au froid et la tolérance au sel. Résultats Tous les mutants esk1 étaient plus tolérants à la congélation, après acclimatation, que leur homologue de type sauvage. Les mutants esk1 ont également montré une tolérance accrue au déficit hydrique léger pour tous les traits mesurés. La tolérance améliorée du mutant à une alimentation en eau réduite peut s'expliquer par son taux de transpiration plus faible et une meilleure efficacité d'utilisation de l'eau (WUE), qui a été évaluée par la discrimination des isotopes du carbone et les mesures d'échange gazeux. Les allèles esk1 se sont également révélés plus tolérants au stress salin. L'analyse transcriptomique d'une lignée mutante et de son fond sauvage a été réalisée. Dans des conditions d'arrosage contrôlées, un certain nombre de gènes étaient exprimés différemment entre le mutant et le type sauvage, alors que sous un stress de sécheresse légère, cette liste de gènes était réduite. Parmi les gènes exprimés différentiellement entre le type sauvage et le mutant, deux catégories fonctionnelles liées à la réponse au stress ou au stimulus biotique et abiotique étaient surreprésentées. Dans des conditions de stress salin, toutes les catégories fonctionnelles de gènes étaient représentées de manière égale à la fois dans le type mutant et dans le type sauvage. Sur la base de cette analyse du transcriptome, nous émettons l'hypothèse que, dans des conditions de contrôle, le mutant esk1 se comporte comme s'il était exposé au stress de la sécheresse. Conclusion Dans l'ensemble, nos résultats suggèrent que le gène ESKIMO1 joue un rôle majeur dans la réponse des plantes à la pénurie d'eau et dans l'économie de l'eau des plantes entières. D'autres expériences sont entreprises pour élucider la fonction de la protéine ESKIMO1 et la façon dont elle module l'absorption d'eau par les plantes.Translated Description (Spanish)
Resumen Antecedentes La sequía es un importante problema social y económico que resulta en una gran reducción del rendimiento en el campo. El desafío de hoy es desarrollar plantas con requisitos de agua reducidos y rendimientos estables en condiciones ambientales fluctuantes. Arabidopsis thaliana es un excelente modelo para identificar posibles dianas para el fitomejoramiento. La tolerancia a la sequía en el campo se confirió con éxito a los cultivos mediante la transferencia de genes de esta especie modelo. Mientras participábamos en un programa de genómica de plantas, que tiene como objetivo identificar nuevos genes responsables de la respuesta de las plantas al estrés abiótico, identificamos a ESKIMO1 como un gen clave involucrado en la economía del agua de las plantas, así como en la aclimatación al frío y la tolerancia a la sal. Resultados Todos los mutantes esk1 fueron más tolerantes a la congelación, después de la aclimatación, que su contraparte de tipo salvaje. Los mutantes esk1 también mostraron una mayor tolerancia al déficit leve de agua para todos los rasgos medidos. La tolerancia mejorada del mutante a la reducción del suministro de agua puede explicarse por su menor tasa de transpiración y mejor eficiencia en el uso del agua (wue), que se evaluó mediante la discriminación de isótopos de carbono y las mediciones de intercambio de gases. También se demostró que los alelos esk1 son más tolerantes al estrés salino. Se llevó a cabo el análisis transcriptómico de una línea mutante y su fondo de tipo salvaje. Bajo condiciones de riego controladas, varios genes se expresaron diferencialmente entre el mutante y el tipo salvaje, mientras que bajo estrés por sequía leve esta lista de genes se redujo. Entre los genes que se expresaron diferencialmente entre el tipo salvaje y el mutante, dos categorías funcionales relacionadas con la respuesta al estrés o al estímulo biótico y abiótico estaban sobrerrepresentadas. En condiciones de estrés salino, todas las categorías funcionales de genes se representaron por igual tanto en el mutante como en el tipo salvaje. A partir de este análisis del transcriptoma, planteamos la hipótesis de que, en condiciones de control, el mutante esk1 se comporta como si estuviera expuesto al estrés por sequía. Conclusión En general, nuestros hallazgos sugieren que el gen ESKIMO1 desempeña un papel importante en la respuesta de las plantas a la escasez de agua y en la economía del agua de toda la planta. Se están llevando a cabo más experimentos para dilucidar la función de la proteína ESKIMO1 y la forma en que modula la absorción de agua de las plantas.Files
1471-2229-8-125.pdf
Files
(6.4 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:cb8e109da77e6ba4e02601e2b1aa6310
|
6.4 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- ESKIMO1 هو جين رئيسي يشارك في اقتصاد المياه وكذلك التأقلم البارد وتحمل الملح
- Translated title (French)
- ESKIMO1 est un gène clé impliqué dans l'économie de l'eau ainsi que dans l'acclimatation au froid et la tolérance au sel
- Translated title (Spanish)
- ESKIMO1 es un gen clave involucrado en la economía del agua, así como en la aclimatación al frío y la tolerancia a la sal
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W1969700823
- DOI
- 10.1186/1471-2229-8-125
References
- https://openalex.org/W1490085827
- https://openalex.org/W1500274797
- https://openalex.org/W1566426327
- https://openalex.org/W1938883714
- https://openalex.org/W1965851786
- https://openalex.org/W1984094759
- https://openalex.org/W1984824352
- https://openalex.org/W1989004007
- https://openalex.org/W1990292989
- https://openalex.org/W1995689928
- https://openalex.org/W1999471795
- https://openalex.org/W2007866932
- https://openalex.org/W2008833712
- https://openalex.org/W2012398494
- https://openalex.org/W2015596353
- https://openalex.org/W2030614920
- https://openalex.org/W2031814469
- https://openalex.org/W2038695629
- https://openalex.org/W2043007290
- https://openalex.org/W2045191955
- https://openalex.org/W2049469558
- https://openalex.org/W2051027814
- https://openalex.org/W2052062475
- https://openalex.org/W2052868391
- https://openalex.org/W2053865366
- https://openalex.org/W2055684244
- https://openalex.org/W2057767679
- https://openalex.org/W2059410839
- https://openalex.org/W2067897229
- https://openalex.org/W2082217508
- https://openalex.org/W2082812076
- https://openalex.org/W2082903714
- https://openalex.org/W2085175855
- https://openalex.org/W2086361936
- https://openalex.org/W2091219918
- https://openalex.org/W2091222115
- https://openalex.org/W2092328559
- https://openalex.org/W2097375900
- https://openalex.org/W2097819399
- https://openalex.org/W2098115340
- https://openalex.org/W2099524720
- https://openalex.org/W2107491970
- https://openalex.org/W2110393579
- https://openalex.org/W2111677354
- https://openalex.org/W2113381189
- https://openalex.org/W2113650888
- https://openalex.org/W2114566610
- https://openalex.org/W2116931343
- https://openalex.org/W2117064372
- https://openalex.org/W2118011066
- https://openalex.org/W2118061859
- https://openalex.org/W2118557176
- https://openalex.org/W2123502134
- https://openalex.org/W2125376049
- https://openalex.org/W2125636629
- https://openalex.org/W2128741925
- https://openalex.org/W2133408621
- https://openalex.org/W2135425855
- https://openalex.org/W2137014754
- https://openalex.org/W2138032440
- https://openalex.org/W2138696096
- https://openalex.org/W2144626145
- https://openalex.org/W2146542553
- https://openalex.org/W2148731845
- https://openalex.org/W2151091988
- https://openalex.org/W2153236054
- https://openalex.org/W2153424628
- https://openalex.org/W2154604538
- https://openalex.org/W2155071181
- https://openalex.org/W2157236929
- https://openalex.org/W2165664853
- https://openalex.org/W2167276072
- https://openalex.org/W2168959843
- https://openalex.org/W2169104458
- https://openalex.org/W2170164959
- https://openalex.org/W2172090021
- https://openalex.org/W2187908013
- https://openalex.org/W4241639017