Published June 24, 2023
| Version v1
Publication
Open
Pan-transcriptomic Profiling Demarcates Serendipita Indica-Phosphorus Mediated Tolerance Mechanisms in Rice Exposed to Arsenic Toxicity
Creators
- 1. Zhejiang University
- 2. Dow University of Health Sciences
Description
Inadvertent accumulation of arsenic (As) in rice (Oryza sativa L.) is a concern for people depending on it for their subsistence, as it verily causes epigenetic alterations across the genome as well as in specific cells. To ensure food safety, certain attempts have been made to nullify this highest health hazard encompassing physiological, chemical and biological methods. Albeit, the use of mycorrhizal association along with nutrient reinforcement strategy has not been explored yet. Mechanisms of response and resistance of two rice genotypes to As with or without phosphorus (P) nutrition and Serendipita indica (S. indica; S.i) colonization were explored by root transcriptome profiling in the present study. Results revealed that the resistant genotype had higher auxin content and root plasticity, which helped in keeping the As accumulation and P starvation response to a minimum under alone As stress. However, sufficient P supply and symbiotic relationship switched the energy resources towards plant's developmental aspects rather than excessive root proliferation. Higher As accumulating genotype (GD-6) displayed upregulation of ethylene signaling/biosynthesis, root stunting and senescence related genes under As toxicity. Antioxidant defense system and cytokinin biosynthesis/signaling of both genotypes were strengthened under As + S.i + P, while the upregulation of potassium (K) and zinc (Zn) transporters depicted underlying cross-talk with iron (Fe) and P. Differential expression of phosphate transporters, peroxidases and GSTs, metal detoxification/transport proteins, as well as phytohormonal metabolism were responsible for As detoxification. Taken together, S. indica symbiosis fortified with adequate P-fertilizer can prove to be effective in minimizing As acquisition and accumulation in rice plants.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يعد التراكم غير المقصود للزرنيخ (As) في الأرز (Oryza sativa L.) مصدر قلق للأشخاص الذين يعتمدون عليه في معيشتهم، لأنه يسبب بالفعل تغييرات جينية عبر الجينوم وكذلك في خلايا محددة. ولضمان سلامة الأغذية، بُذلت محاولات معينة لإبطال هذا الخطر الصحي الأعلى الذي يشمل الأساليب الفسيولوجية والكيميائية والبيولوجية. على الرغم من ذلك، لم يتم بعد استكشاف استخدام ارتباط الفطريات الجذرية إلى جانب استراتيجية تعزيز المغذيات. تم استكشاف آليات الاستجابة ومقاومة اثنين من الأنماط الجينية للأرز مع أو بدون تغذية الفوسفور (P) والاستعمار Serendipita indica (S. indica; S.i) من خلال تنميط ترانسكريبتوم الجذر في هذه الدراسة. كشفت النتائج أن النمط الجيني المقاوم كان يحتوي على محتوى أوكسين أعلى ولدونة جذرية، مما ساعد في الحفاظ على تراكم As واستجابة التجويع P إلى الحد الأدنى تحت الضغط وحده كإجهاد. ومع ذلك، فإن إمدادات P الكافية والعلاقة التكافلية حولت موارد الطاقة نحو الجوانب التنموية للمصنع بدلاً من الانتشار المفرط للجذر. أعلى حيث أظهر النمط الجيني المتراكم (GD -6) تنظيمًا لإشارات/تخليق الإيثيلين وتقزم الجذور والجينات المرتبطة بالشيخوخة في ظل السمية. تم تعزيز نظام الدفاع المضاد للأكسدة والتخليق الحيوي السيتوكينين/الإشارات لكلا النمطين الجينيين تحت As + S.i + P، في حين أن إعادة تنظيم ناقلات البوتاسيوم (K) والزنك (Zn) صورت الحديث المتبادل الأساسي مع الحديد (Fe) و P. كان التعبير التفاضلي عن ناقلات الفوسفات، البيروكسيداز و GSTs، بروتينات إزالة السموم/النقل المعدنية، وكذلك الأيض الهرموني النباتي مسؤولاً عن إزالة السموم. مجتمعة، يمكن أن يثبت تكافل S. indica المدعم بالأسمدة P الكافية فعاليته في التقليل من اكتساب وتراكم نباتات الأرز.Translated Description (French)
L'accumulation involontaire d'arsenic (As) dans le riz (Oryza sativa L.) est une préoccupation pour les personnes qui en dépendent pour leur subsistance, car elle provoque réellement des altérations épigénétiques à travers le génome ainsi que dans des cellules spécifiques. Pour assurer la sécurité alimentaire, certaines tentatives ont été faites pour annuler ce risque sanitaire le plus élevé englobant les méthodes physiologiques, chimiques et biologiques. Cependant, l'utilisation de l'association mycorhizienne avec la stratégie de renforcement des nutriments n'a pas encore été explorée. Les mécanismes de réponse et de résistance de deux génotypes de riz à l'As avec ou sans nutrition au phosphore (P) et à la colonisation par Serendipita indica (S. indica ; S.i) ont été explorés par profilage du transcriptome racinaire dans la présente étude. Les résultats ont révélé que le génotype résistant avait une teneur en auxine et une plasticité racinaire plus élevées, ce qui a contribué à maintenir l'accumulation d'As et la réponse à la privation de P à un minimum sous le seul stress As. Cependant, un approvisionnement suffisant en phosphore et une relation symbiotique ont fait basculer les ressources énergétiques vers les aspects développementaux de la plante plutôt que vers une prolifération excessive des racines. Plus élevé Le génotype accumulant (GD-6) a montré une régulation à la hausse de la signalisation/biosynthèse de l'éthylène, du retard de croissance des racines et des gènes liés à la sénescence sous toxicité As. Le système de défense antioxydant et la biosynthèse/signalisation des cytokinines des deux génotypes ont été renforcés sous As + S.i + P, tandis que la régulation positive des transporteurs de potassium (K) et de zinc (Zn) représentait une diaphonie sous-jacente avec le fer (Fe) et P. L'expression différentielle des transporteurs de phosphate, des peroxydases et des GST, des protéines de détoxification/transport des métaux, ainsi que le métabolisme phytohormonal étaient responsables de la détoxification d'As. Pris ensemble, la symbiose de S. indica enrichie avec un engrais P adéquat peut s'avérer efficace pour minimiser l'acquisition et l'accumulation d'As dans les plants de riz.Translated Description (Spanish)
La acumulación inadvertida de arsénico (As) en el arroz (Oryza sativa L.) es una preocupación para las personas que dependen de él para su subsistencia, ya que en verdad causa alteraciones epigenéticas en todo el genoma, así como en células específicas. Para garantizar la seguridad alimentaria, se han realizado ciertos intentos para anular este mayor peligro para la salud que abarca métodos fisiológicos, químicos y biológicos. Aunque aún no se ha explorado el uso de la asociación micorrízica junto con la estrategia de refuerzo de nutrientes. Los mecanismos de respuesta y resistencia de dos genotipos de arroz a As con o sin nutrición con fósforo (P) y colonización por Serendipita indica (S. indica; S.i) se exploraron mediante el perfil del transcriptoma radicular en el presente estudio. Los resultados revelaron que el genotipo resistente tenía un mayor contenido de auxinas y plasticidad de la raíz, lo que ayudó a mantener la acumulación de As y la respuesta de inanición de P a un mínimo solo bajo estrés de As. Sin embargo, un suministro suficiente de P y una relación simbiótica cambiaron los recursos energéticos hacia los aspectos de desarrollo de la planta en lugar de una proliferación excesiva de raíces. El genotipo de acumulación As (GD-6) mostró una regulación positiva de la señalización/biosíntesis de etileno, el retraso del crecimiento de la raíz y los genes relacionados con la senescencia en la toxicidad As. El sistema de defensa antioxidante y la biosíntesis/señalización de citoquininas de ambos genotipos se fortalecieron bajo As + S.i + P, mientras que la regulación positiva de los transportadores de potasio (K) y zinc (Zn) representó la interferencia subyacente con hierro (Fe) y P. La expresión diferencial de transportadores de fosfato, peroxidasas y GST, proteínas de destoxificación/transporte de metales, así como el metabolismo fitohormonal fueron responsables de la destoxificación de As. En conjunto, la simbiosis de S. indica fortificada con fertilizante P adecuado puede resultar eficaz para minimizar la adquisición y acumulación de As en las plantas de arroz.Files
s12284-023-00645-0.pdf
Files
(3.7 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:4e4765b550fda12d389492e2f4d8f9f2
|
3.7 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التنميط الشامل يحدد آليات التسامح بوساطة سيرنديبيتا إنديكا- الفوسفور في الأرز المعرضة لسمية الزرنيخ
- Translated title (French)
- Le profil pan-transcriptomique délimite les mécanismes de tolérance médiés par Serendipita Indica-Phosphorus dans le riz exposé à la toxicité de l'arsenic
- Translated title (Spanish)
- El perfil pantranscriptómico delimita los mecanismos de tolerancia mediados por Serendipita Indica-Fósforo en el arroz expuesto a la toxicidad del arsénico
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4381943564
- DOI
- 10.1186/s12284-023-00645-0
References
- https://openalex.org/W1150815026
- https://openalex.org/W1640216401
- https://openalex.org/W1870311930
- https://openalex.org/W1964926620
- https://openalex.org/W1971108880
- https://openalex.org/W1972519383
- https://openalex.org/W1977496722
- https://openalex.org/W1983736399
- https://openalex.org/W1989857289
- https://openalex.org/W1991738966
- https://openalex.org/W1993018009
- https://openalex.org/W2010735952
- https://openalex.org/W2017524957
- https://openalex.org/W2018453441
- https://openalex.org/W2019238502
- https://openalex.org/W2025141995
- https://openalex.org/W2032020155
- https://openalex.org/W2033350533
- https://openalex.org/W2034376215
- https://openalex.org/W2044256551
- https://openalex.org/W2067542134
- https://openalex.org/W2069913230
- https://openalex.org/W2094289091
- https://openalex.org/W2096192175
- https://openalex.org/W2098358427
- https://openalex.org/W2100720702
- https://openalex.org/W2104832961
- https://openalex.org/W2114570899
- https://openalex.org/W2116488901
- https://openalex.org/W2116784531
- https://openalex.org/W2118037748
- https://openalex.org/W2126757193
- https://openalex.org/W2130144889
- https://openalex.org/W2136795985
- https://openalex.org/W2144546257
- https://openalex.org/W2144569793
- https://openalex.org/W2155590507
- https://openalex.org/W2158572678
- https://openalex.org/W2159827101
- https://openalex.org/W2163287509
- https://openalex.org/W2169000812
- https://openalex.org/W2170875194
- https://openalex.org/W2252667892
- https://openalex.org/W2328470866
- https://openalex.org/W2593716255
- https://openalex.org/W2613699022
- https://openalex.org/W2725175344
- https://openalex.org/W2753092295
- https://openalex.org/W2762057356
- https://openalex.org/W2768857549
- https://openalex.org/W2778312483
- https://openalex.org/W2797820015
- https://openalex.org/W2810025052
- https://openalex.org/W2909857773
- https://openalex.org/W2913363762
- https://openalex.org/W2915900239
- https://openalex.org/W2944225468
- https://openalex.org/W2946988461
- https://openalex.org/W2970383809
- https://openalex.org/W2996675317
- https://openalex.org/W3008842191
- https://openalex.org/W3044839578
- https://openalex.org/W3084346280
- https://openalex.org/W3096599183
- https://openalex.org/W3113051820
- https://openalex.org/W3117360387
- https://openalex.org/W3129172894
- https://openalex.org/W3193053211
- https://openalex.org/W3193834284
- https://openalex.org/W3216409865
- https://openalex.org/W4211068083
- https://openalex.org/W4220948228
- https://openalex.org/W4225406312
- https://openalex.org/W4229002787
- https://openalex.org/W4283370369
- https://openalex.org/W4289781824
- https://openalex.org/W4294741445
- https://openalex.org/W4304588291
- https://openalex.org/W4309933549
- https://openalex.org/W4327841726