Published June 10, 2016
| Version v1
Publication
Open
Transcriptomic analysis of submergence-tolerant and sensitive Brachypodium distachyon ecotypes reveals oxidative stress as a major tolerance factor
Creators
- 1. Universidad del Papaloapan
- 2. Kasetsart University
Description
Abstract When excessive amounts of water accumulate around roots and aerial parts of plants, submergence stress occurs. To find the integrated mechanisms of tolerance, we used ecotypes of the monocot model plant Brachypodium distachyon to screen for genetic material with contrasting submergence tolerance. For this purpose, we used a set of previously studied drought sensitive/tolerant ecotypes and the knowledge that drought tolerance is positively associated with submergence stress. We decided to contrast aerial tissue transcriptomes of the ecotype Bd21 14-day-old plants as sensitive and ecotype Bd2-3 as tolerant after 2 days of stress under a long-day photoperiod. Gene ontology and the grouping of transcripts indicated that tolerant Bd2-3 differentially down-regulated NITRATE REDUCTASE and ALTERNATIVE OXIDASE under stress and constitutively up-regulated HAEMOGLOBIN , when compared with the sensitive ecotype, Bd21. These results suggested the removal of nitric oxide, a gaseous phytohormone and concomitant reactive oxygen species as a relevant tolerance determinant. Other mechanisms more active in tolerant Bd2-3 were the pathogen response, glyoxylate and tricarboxylic acid cycle integration and acetate metabolism. This data set could be employed to design further studies on the basic science of plant tolerance to submergence stress and its biotechnological application in the development of submergence-tolerant crops.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الملخص عندما تتراكم كميات زائدة من الماء حول الجذور والأجزاء الهوائية للنباتات، يحدث إجهاد الغمر. للعثور على الآليات المتكاملة للتسامح، استخدمنا الأنماط البيئية لنبات نموذج أحادي النواة Brachypodium distachyon لفحص المادة الوراثية مع تحمل الغمر المتباين. لهذا الغرض، استخدمنا مجموعة من الأنماط البيئية الحساسة للجفاف/المتسامحة التي تمت دراستها سابقًا ومعرفة أن تحمل الجفاف يرتبط ارتباطًا إيجابيًا بإجهاد الغمر. قررنا مقارنة نسخ الأنسجة الجوية للنمط الإيكولوجي Bd21 للنباتات التي يبلغ عمرها 14 يومًا على أنها حساسة والنمط الإيكولوجي Bd2 -3 على أنها متسامحة بعد يومين من الإجهاد تحت فترة ضوئية ليوم طويل. أشارت الأنطولوجيا الجينية وتجميع النصوص إلى أن Bd2 -3 المتسامح اختزال النترات منخفض التنظيم بشكل تفاضلي والأوكسيداز البديل تحت الضغط والهيموغلوبين عالي التنظيم بشكل أساسي، عند مقارنته بالنمط البيئي الحساس، Bd21. اقترحت هذه النتائج إزالة أكسيد النيتريك، وهو هرمون نباتي غازي وأنواع الأكسجين التفاعلية المصاحبة كمحدد للتسامح ذي صلة. كانت الآليات الأخرى الأكثر نشاطًا في Bd2 -3 المتسامح هي استجابة العامل الممرض، وتكامل دورة الجليوكسيلات وحمض ثلاثي الكربوكسيل واستقلاب الأسيتات. يمكن استخدام مجموعة البيانات هذه لتصميم المزيد من الدراسات حول العلم الأساسي لتحمل النبات لإجهاد الغمر وتطبيقه في التكنولوجيا الحيوية في تطوير المحاصيل التي تتحمل الغمر.Translated Description (French)
Résumé Lorsque des quantités excessives d'eau s'accumulent autour des racines et des parties aériennes des plantes, un stress de submersion se produit. Pour trouver les mécanismes intégrés de tolérance, nous avons utilisé des écotypes de la plante modèle monocotylédone Brachypodium distachyon pour rechercher du matériel génétique avec une tolérance à la submersion contrastée. À cette fin, nous avons utilisé un ensemble d'écotypes sensibles/tolérants à la sécheresse précédemment étudiés et la connaissance que la tolérance à la sécheresse est positivement associée au stress de submersion. Nous avons décidé de comparer les transcriptomes des tissus aériens des plantes de l'écotype Bd21 âgées de 14 jours comme sensibles et de l'écotype Bd2-3 comme tolérants après 2 jours de stress sous une photopériode de longue journée. L'ontologie des gènes et le regroupement des transcrits ont indiqué que la Bd2-3 tolérante régulait différemment à la baisse LA NITRATE RÉDUCTASE et l'OXYDASE ALTERNATIVE sous stress et constitutivement l'HÉMOGLOBINE régulée à la hausse, par rapport à l'écotype sensible, Bd21. Ces résultats suggèrent l'élimination de l'oxyde nitrique, une phytohormone gazeuse et des espèces réactives de l'oxygène concomitantes comme déterminant pertinent de la tolérance. D'autres mécanismes plus actifs dans le Bd2-3 tolérant étaient la réponse pathogène, l'intégration du cycle du glyoxylate et de l'acide tricarboxylique et le métabolisme de l'acétate. Cet ensemble de données pourrait être utilisé pour concevoir d'autres études sur la science fondamentale de la tolérance des plantes au stress de submersion et son application biotechnologique dans le développement de cultures tolérantes à la submersion.Translated Description (Spanish)
Resumen Cuando se acumulan cantidades excesivas de agua alrededor de las raíces y partes aéreas de las plantas, se produce estrés por inmersión. Para encontrar los mecanismos integrados de tolerancia, utilizamos ecotipos de la planta modelo de monocotiledónea Brachypodium distachyon para detectar material genético con tolerancia a la inmersión contrastante. Para este propósito, utilizamos un conjunto de ecotipos sensibles/tolerantes a la sequía previamente estudiados y el conocimiento de que la tolerancia a la sequía se asocia positivamente con el estrés por inmersión. Decidimos contrastar los transcriptomas de tejido aéreo de las plantas del ecotipo Bd21 de 14 días de edad como sensibles y el ecotipo Bd2-3 como tolerantes después de 2 días de estrés bajo un fotoperíodo de día largo. La ontología génica y la agrupación de transcritos indicaron que la Bd2-3 tolerante regulaba diferencialmente por disminución LA NITRATO REDUCTASA y la OXIDASA ALTERNATIVA bajo estrés y la HEMOGLOBINA regulada constitutivamente por incremento, en comparación con el ecotipo sensible, Bd21. Estos resultados sugirieron la eliminación de óxido nítrico, una fitohormona gaseosa y especies reactivas de oxígeno concomitantes como un determinante de tolerancia relevante. Otros mecanismos más activos en Bd2-3 tolerante fueron la respuesta a patógenos, la integración del ciclo de glioxilato y ácido tricarboxílico y el metabolismo del acetato. Este conjunto de datos podría emplearse para diseñar estudios adicionales sobre la ciencia básica de la tolerancia de las plantas al estrés por inmersión y su aplicación biotecnológica en el desarrollo de cultivos tolerantes a la inmersión.Files
srep27686.pdf.pdf
Files
(7.0 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:e60d8dabf134213d2c13670995094d8a
|
7.0 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يكشف تحليل ترانسكريبتوميك للأنماط البيئية المتسامحة مع الغمر والحساسة لنزع القدم العضدية عن الإجهاد التأكسدي كعامل رئيسي للتسامح
- Translated title (French)
- L'analyse transcriptomique des écotypes de Brachypodium distachyon sensibles et tolérants à la submersion révèle que le stress oxydatif est un facteur de tolérance majeur
- Translated title (Spanish)
- El análisis transcriptómico de los ecotipos de Brachypodium distachyon sensibles y tolerantes a la inmersión revela que el estrés oxidativo es un factor de tolerancia importante
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2412310173
- DOI
- 10.1038/srep27686
References
- https://openalex.org/W1485777955
- https://openalex.org/W1550073198
- https://openalex.org/W1837372368
- https://openalex.org/W1964807728
- https://openalex.org/W1967842506
- https://openalex.org/W1969282261
- https://openalex.org/W1972171731
- https://openalex.org/W1981306111
- https://openalex.org/W1985683925
- https://openalex.org/W1988145565
- https://openalex.org/W1993476682
- https://openalex.org/W2004448262
- https://openalex.org/W2004816644
- https://openalex.org/W2007971332
- https://openalex.org/W2010670785
- https://openalex.org/W2013265123
- https://openalex.org/W2018902666
- https://openalex.org/W2025973473
- https://openalex.org/W2026033633
- https://openalex.org/W2032230608
- https://openalex.org/W2047992884
- https://openalex.org/W2055074064
- https://openalex.org/W2057128284
- https://openalex.org/W2060732343
- https://openalex.org/W2065022308
- https://openalex.org/W2070647407
- https://openalex.org/W2076086045
- https://openalex.org/W2084166900
- https://openalex.org/W2086052514
- https://openalex.org/W2096809197
- https://openalex.org/W2098875659
- https://openalex.org/W2099670806
- https://openalex.org/W2106881160
- https://openalex.org/W2108197502
- https://openalex.org/W2109204606
- https://openalex.org/W2110043425
- https://openalex.org/W2111071943
- https://openalex.org/W2111157010
- https://openalex.org/W2115180051
- https://openalex.org/W2116110224
- https://openalex.org/W2116361866
- https://openalex.org/W2118818049
- https://openalex.org/W2124436369
- https://openalex.org/W2131271579
- https://openalex.org/W2132661542
- https://openalex.org/W2134526812
- https://openalex.org/W2138920781
- https://openalex.org/W2139967388
- https://openalex.org/W2143172257
- https://openalex.org/W2144065536
- https://openalex.org/W2144086774
- https://openalex.org/W2145131352
- https://openalex.org/W2149464223
- https://openalex.org/W2149794092
- https://openalex.org/W2151143656
- https://openalex.org/W2152207030
- https://openalex.org/W2155421142
- https://openalex.org/W2156060373
- https://openalex.org/W2156517461
- https://openalex.org/W2157009395
- https://openalex.org/W2157966753
- https://openalex.org/W2158018108
- https://openalex.org/W2158172363
- https://openalex.org/W2159754281
- https://openalex.org/W2161480849
- https://openalex.org/W2161955238
- https://openalex.org/W2164252908
- https://openalex.org/W2164935491
- https://openalex.org/W2168584805
- https://openalex.org/W2169135152
- https://openalex.org/W2414466255