Published December 26, 2022
| Version v1
Publication
Growth-regulating factor 15-mediated gene regulatory network enhances salt tolerance in poplar
Creators
- 1. Beijing Forestry University
- 2. Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation
- 3. Agriculture and Food
- 4. University of British Columbia
Description
Abstract Soil salinity is an important determinant of crop productivity and triggers salt stress response pathways in plants. The salt stress response is controlled by transcriptional regulatory networks that maintain regulatory homeostasis through combinations of transcription factor (TF)–DNA and TF–TF interactions. We investigated the transcriptome of poplar 84 K (Populus alba × Populus glandulosa) under salt stress using samples collected at 4- or 6-h intervals within 2 days of salt stress treatment. We detected 24,973 differentially expressed genes, including 2,231 TFs that might be responsive to salt stress. To explore these interactions and targets of TFs in perennial woody plants, we combined gene regulatory networks, DNA affinity purification sequencing, yeast two-hybrid-sequencing, and multi-gene association approaches. Growth-regulating factor 15 (PagGRF15) and its target, high-affinity K+ transporter 6 (PagHAK6), were identified as an important regulatory module in the salt stress response. Overexpression of PagGRF15 and PagHAK6 in transgenic lines improved salt tolerance by enhancing Na+ transport and modulating H2O2 accumulation in poplar. Yeast two-hybrid assays identified more than 420 PagGRF15-interacting proteins, including ETHYLENE RESPONSE FACTOR TFs and a zinc finger protein (C2H2) that are produced in response to a variety of phytohormones and environmental signals and are likely involved in abiotic stress. Therefore, our findings demonstrate that PagGRF15 is a multifunctional TF involved in growth, development, and salt stress tolerance, highlighting the capability of a multifaceted approach in identifying regulatory nodes in plants.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تعتبر ملوحة التربة من المحددات المهمة لإنتاجية المحاصيل وتحفز مسارات الاستجابة للإجهاد الملحي في النباتات. يتم التحكم في استجابة الإجهاد الملحي من خلال الشبكات التنظيمية للنسخ التي تحافظ على التوازن التنظيمي من خلال مجموعات من تفاعلات عامل النسخ (TF)- DNA و TF - TF. لقد تحققنا من نسخ الحور 84 كلفن (الحور الأبيض × الحور الغدي) تحت إجهاد الملح باستخدام عينات تم جمعها على فترات 4 أو 6 ساعات في غضون يومين من علاج إجهاد الملح. اكتشفنا 24973 جينًا معبرًا عنها بشكل تفاضلي، بما في ذلك 2231 TFs التي قد تستجيب للإجهاد الملحي. لاستكشاف هذه التفاعلات وأهداف TFs في النباتات الخشبية المعمرة، قمنا بدمج الشبكات التنظيمية للجينات، وتسلسل تقارب الحمض النووي، وتسلسل الخميرة الهجينة، ونهج الارتباط متعدد الجينات. تم تحديد عامل تنظيم النمو 15 (PagGRF15) وهدفه، ناقل K+ عالي التقارب 6 (PagHAK6)، كوحدة تنظيمية مهمة في الاستجابة للإجهاد الملحي. أدى التعبير المفرط عن PagGRF15 و PagHAK6 في الخطوط المعدلة وراثيًا إلى تحسين تحمل الملح من خلال تعزيز نقل الصوديوم وتعديل تراكم H2O2 في الحور. حددت فحوصات الخميرة الهجينة أكثر من 420 بروتين متفاعل مع PagGRF15، بما في ذلك عامل استجابة الإيثيلين TFs وبروتين إصبع الزنك (C2H2) التي يتم إنتاجها استجابة لمجموعة متنوعة من الهرمونات النباتية والإشارات البيئية ومن المحتمل أن تشارك في الإجهاد اللاأحيائي. لذلك، توضح النتائج التي توصلنا إليها أن PagGRF15 هو عامل نمو متعدد الوظائف يشارك في النمو والتطوير وتحمل إجهاد الملح، مما يسلط الضوء على قدرة النهج متعدد الأوجه في تحديد العقد التنظيمية في النباتات.Translated Description (French)
Résumé La salinité du sol est un déterminant important de la productivité des cultures et déclenche des voies de réponse au stress salin chez les plantes. La réponse au stress salin est contrôlée par des réseaux de régulation transcriptionnelle qui maintiennent l'homéostasie régulatrice par des combinaisons d'interactions facteur de transcription (TF)-ADN et TF-TF. Nous avons étudié le transcriptome du peuplier 84 K (Populus alba × Populus glandulosa) sous stress salin à l'aide d'échantillons prélevés à des intervalles de 4 ou 6 heures dans les 2 jours suivant le traitement contre le stress salin. Nous avons détecté 24 973 gènes exprimés de manière différentielle, dont 2 231 TF qui pourraient répondre au stress salin. Pour explorer ces interactions et ces cibles des FT dans les plantes ligneuses vivaces, nous avons combiné des réseaux de régulation des gènes, le séquençage de la purification de l'affinité de l'ADN, le séquençage de deux hybrides de levure et des approches d'association multigénique. Le facteur régulateur de croissance 15 (PagGRF15) et sa cible, le transporteur K+ à haute affinité 6 (PagHAK6), ont été identifiés comme un module régulateur important dans la réponse au stress salin. La surexpression de PagGRF15 et PagHAK6 dans les lignées transgéniques a amélioré la tolérance au sel en augmentant le transport de Na+ et en modulant l'accumulation de H2O2 dans le peuplier. Les tests à deux hybrides de levure ont identifié plus de 420 protéines interagissant avec PagGRF15, y compris les TF du FACTEUR DE RÉPONSE à l'ÉTHYLÈNE et une protéine à doigt de zinc (C2H2) qui sont produites en réponse à une variété de phytohormones et de signaux environnementaux et qui sont probablement impliquées dans le stress abiotique. Par conséquent, nos résultats démontrent que PagGRF15 est un TF multifonctionnel impliqué dans la croissance, le développement et la tolérance au stress salin, soulignant la capacité d'une approche multiforme à identifier les nœuds régulateurs dans les plantes.Translated Description (Spanish)
Resumen La salinidad del suelo es un determinante importante de la productividad de los cultivos y desencadena vías de respuesta al estrés salino en las plantas. La respuesta al estrés salino está controlada por redes reguladoras de la transcripción que mantienen la homeostasis reguladora a través de combinaciones de interacciones del factor de transcripción (TF)–DNA y TF-TF. Investigamos el transcriptoma del álamo 84 K (Populus alba × Populus glandulosa) bajo estrés salino utilizando muestras recolectadas a intervalos de 4 o 6 h dentro de los 2 días del tratamiento de estrés salino. Detectamos 24,973 genes expresados diferencialmente, incluidos 2,231 TF que podrían responder al estrés salino. Para explorar estas interacciones y objetivos de los FT en plantas leñosas perennes, combinamos redes reguladoras de genes, secuenciación de purificación de afinidad de ADN, secuenciación de dos híbridos de levadura y enfoques de asociación multigénica. El factor regulador del crecimiento 15 (PagGRF15) y su objetivo, el transportador de K+ de alta afinidad 6 (PagHAK6), se identificaron como un módulo regulador importante en la respuesta al estrés salino. La sobreexpresión de PagGRF15 y PagHAK6 en líneas transgénicas mejoró la tolerancia a la sal al mejorar el transporte de Na+ y modular la acumulación de H2O2 en el álamo. Los ensayos de dos híbridos de levadura identificaron más de 420 proteínas que interactúan con PagGRF15, incluidos el FACTOR DE RESPUESTA DE ETILENO TF y una proteína con dedos de zinc (C2H2) que se producen en respuesta a una variedad de fitohormonas y señales ambientales y probablemente están involucradas en el estrés abiótico. Por lo tanto, nuestros hallazgos demuestran que PagGRF15 es un TF multifuncional involucrado en el crecimiento, el desarrollo y la tolerancia al estrés salino, lo que destaca la capacidad de un enfoque multifacético para identificar los nodos reguladores en las plantas.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- عامل تنظيم النمو 15 - شبكة تنظيم الجينات بوساطة يعزز تحمل الملح في الحور
- Translated title (French)
- Le réseau de régulation génique médié par le facteur de régulation de la croissance 15 améliore la tolérance au sel chez le peuplier
- Translated title (Spanish)
- La red reguladora del gen mediada por el factor de crecimiento 15 mejora la tolerancia a la sal en el álamo
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4312194593
- DOI
- 10.1093/plphys/kiac600
References
- https://openalex.org/W1596653005
- https://openalex.org/W1861398721
- https://openalex.org/W1956603330
- https://openalex.org/W1976665941
- https://openalex.org/W1978239553
- https://openalex.org/W1978690554
- https://openalex.org/W1979119703
- https://openalex.org/W2003654680
- https://openalex.org/W2015455662
- https://openalex.org/W2020134788
- https://openalex.org/W2020413892
- https://openalex.org/W2027301241
- https://openalex.org/W2034150855
- https://openalex.org/W2041547250
- https://openalex.org/W2046846478
- https://openalex.org/W2048556525
- https://openalex.org/W2055034225
- https://openalex.org/W2081375228
- https://openalex.org/W2084012038
- https://openalex.org/W2089084147
- https://openalex.org/W2089971672
- https://openalex.org/W2098135399
- https://openalex.org/W2100305481
- https://openalex.org/W2107277218
- https://openalex.org/W2109000933
- https://openalex.org/W2112456155
- https://openalex.org/W2121089588
- https://openalex.org/W2125905177
- https://openalex.org/W2128204003
- https://openalex.org/W2130344155
- https://openalex.org/W2130575465
- https://openalex.org/W2131507120
- https://openalex.org/W2132237896
- https://openalex.org/W2141344574
- https://openalex.org/W2144177541
- https://openalex.org/W2144245323
- https://openalex.org/W2149992227
- https://openalex.org/W2154882486
- https://openalex.org/W2155142785
- https://openalex.org/W2155421142
- https://openalex.org/W2157952888
- https://openalex.org/W2170282487
- https://openalex.org/W2171198297
- https://openalex.org/W2192080449
- https://openalex.org/W2227572122
- https://openalex.org/W2291130599
- https://openalex.org/W2326073322
- https://openalex.org/W2527891094
- https://openalex.org/W2548592136
- https://openalex.org/W2585006614
- https://openalex.org/W2590095606
- https://openalex.org/W2613082451
- https://openalex.org/W2737543579
- https://openalex.org/W2791575982
- https://openalex.org/W2793022688
- https://openalex.org/W2799524357
- https://openalex.org/W2811160847
- https://openalex.org/W2888057792
- https://openalex.org/W2889227947
- https://openalex.org/W2913393399
- https://openalex.org/W2943304301
- https://openalex.org/W2961165344
- https://openalex.org/W2961832623
- https://openalex.org/W2977881091
- https://openalex.org/W2984622962
- https://openalex.org/W2992191743
- https://openalex.org/W3094362532
- https://openalex.org/W3119682538
- https://openalex.org/W3134706939
- https://openalex.org/W3165660314
- https://openalex.org/W3195604401
- https://openalex.org/W4200262120
- https://openalex.org/W4213016166
- https://openalex.org/W4243672711