Rapid Maize Leaf and Immature Ear Responses to UV-B Radiation
- 1. Centro de Estudios Fotosintéticos y Bioquímicos
- 2. National University of Rosario
- 3. Stanford University
Description
Because of their sessile lifestyle, plants have evolved adaptations to environmental factors, including UV-B present in solar radiation. To gain a better understanding of the initial events in UV-B acclimation, we have analyzed a 10 min to 1 h time course of transcriptome responses in irradiated and shielded leaves, and immature maize ears to unravel the systemic physiological and developmental responses in exposed and shielded organs. After 10 min of UV-B exposure, 262 transcripts are changed by at least two-fold in irradiated leaves, and this number doubles after 1 h. Indicative of the rapid modulation of transcription, 130 transcripts are only changed after 10 min. This is true not only in irradiated leaves, but also in shielded tissues. After 10 min of exposure, the overlap in transcriptome changes in irradiated and shielded organs is significant; however, after 30 min of UV-B, there are only two transcripts showing similar UV-B regulation between the three organs; 35 are similarly regulated in both IL and SL. Therefore, at longer irradiation times, there is more specificity of responses, and these are organ-specific. We suggest that early signaling in different tissues may be elicited by common signaling pathways, while at longer exposure times responses become more specific. To identify metabolites as possible signaling molecules, we looked for compounds that increased within 5-90 min in both irradiated and shielded leaves, to explain the kinetics of profound transcript changes within 1 h. We found that myoinositol is one such candidate metabolite; and we also demonstrate that if 0.1 mM myoinositol is applied to leaves of greenhouse maize, some metabolites that are changed by UV-B are also changed similarly by the chemical treatment. Therefore, this metabolite can partially mimic UV irradiation.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
طورت النباتات تكيفاتها مع العوامل البيئية، بما في ذلك الأشعة فوق البنفسجية (ب) الموجودة في الإشعاع الشمسي، وذلك بسبب نمط حياتها الخامل. للحصول على فهم أفضل للأحداث الأولية في التأقلم مع الأشعة فوق البنفسجية، قمنا بتحليل دورة زمنية من 10 دقائق إلى ساعة واحدة من استجابات transcriptome في الأوراق المشعة والمحمية، وآذان الذرة غير الناضجة لكشف الاستجابات الفسيولوجية والتنموية النظامية في الأعضاء المكشوفة والمحمية. بعد 10 دقائق من التعرض للأشعة فوق البنفسجية، يتم تغيير 262 نسخة على الأقل مرتين في الأوراق المشعة، ويتضاعف هذا العدد بعد ساعة واحدة. مما يدل على التعديل السريع للنسخ، يتم تغيير 130 نصًا فقط بعد 10 دقائق. هذا صحيح ليس فقط في الأوراق المشعة، ولكن أيضًا في الأنسجة المحمية. بعد 10 دقائق من التعرض، يكون التداخل في تغييرات الترنسكريبتوم في الأعضاء المشعة والمحمية كبيرًا ؛ ومع ذلك، بعد 30 دقيقة من الأشعة فوق البنفسجية- ب، لا يوجد سوى نسختين تظهران تنظيمًا مشابهًا للأشعة فوق البنفسجية- ب بين الأعضاء الثلاثة ؛ 35 يتم تنظيمها بالمثل في كل من IL و SL. لذلك، في أوقات التشعيع الأطول، هناك خصوصية أكثر للاستجابات، وهذه خاصة بالأعضاء. نقترح أن الإشارات المبكرة في الأنسجة المختلفة قد يتم استخلاصها من خلال مسارات الإشارات الشائعة، بينما تصبح الاستجابات في أوقات التعرض الأطول أكثر تحديدًا. لتحديد المستقلبات كجزيئات إشارات محتملة، بحثنا عن المركبات التي زادت في غضون 5-90 دقيقة في كل من الأوراق المشعة والمحمية، لشرح حركية التغييرات العميقة في النسخ في غضون ساعة واحدة. وجدنا أن الميوينوسيتول هو أحد هذه المستقلبات المرشحة ؛ ونوضح أيضًا أنه إذا تم تطبيق الميوينوسيتول 0.1 مللي مول على أوراق الذرة المسببة للاحتباس الحراري، فإن بعض المستقلبات التي يتم تغييرها بواسطة UV - B يتم تغييرها أيضًا بالمثل عن طريق المعالجة الكيميائية. لذلك، يمكن لهذا المستقلب محاكاة الأشعة فوق البنفسجية جزئيًا.Translated Description (French)
En raison de leur mode de vie sessile, les plantes ont évolué en s'adaptant aux facteurs environnementaux, y compris les UV-B présents dans le rayonnement solaire. Pour mieux comprendre les événements initiaux de l'acclimatation aux UV-B, nous avons analysé un parcours temporel de 10 min à 1 h des réponses transcriptomiques dans les feuilles irradiées et blindées, et les oreilles de maïs immatures pour démêler les réponses physiologiques et développementales systémiques dans les organes exposés et blindés. Après 10 min d'exposition aux UV-B, 262 transcrits sont modifiés d'au moins deux fois dans les feuilles irradiées, et ce nombre double après 1 h. Indicatif de la modulation rapide de la transcription, 130 transcrits ne sont modifiés qu'après 10 min. Cela est vrai non seulement dans les feuilles irradiées, mais aussi dans les tissus protégés. Après 10 min d'exposition, le chevauchement des changements de transcriptome dans les organes irradiés et blindés est significatif ; cependant, après 30 min d'UV-B, il n'y a que deux transcrits montrant une régulation UV-B similaire entre les trois organes ; 35 sont régulés de manière similaire dans IL et SL. Par conséquent, à des temps d'irradiation plus longs, il y a plus de spécificité des réponses, et celles-ci sont spécifiques à l'organe. Nous suggérons que la signalisation précoce dans différents tissus peut être provoquée par des voies de signalisation communes, tandis qu'à des temps d'exposition plus longs, les réponses deviennent plus spécifiques. Pour identifier les métabolites comme molécules de signalisation possibles, nous avons cherché des composés qui ont augmenté en 5 à 90 min dans les feuilles irradiées et blindées, pour expliquer la cinétique des changements profonds de transcription en 1 h. Nous avons constaté que le myoinositol est l'un de ces métabolites candidats ; et nous démontrons également que si 0,1 mM de myoinositol est appliqué sur des feuilles de maïs de serre, certains métabolites modifiés par les UV-B sont également modifiés de la même manière par le traitement chimique. Par conséquent, ce métabolite peut partiellement imiter l'irradiation UV.Translated Description (Spanish)
Debido a su estilo de vida sésil, las plantas han desarrollado adaptaciones a los factores ambientales, incluidos los UV-B presentes en la radiación solar. Para obtener una mejor comprensión de los eventos iniciales en la aclimatación UV-B, hemos analizado un curso de tiempo de 10 minutos a 1 hora de las respuestas del transcriptoma en hojas irradiadas y protegidas, y mazorcas de maíz inmaduras para desentrañar las respuestas fisiológicas y de desarrollo sistémicas en órganos expuestos y protegidos. Después de 10 minutos de exposición a UV-B, 262 transcripciones se cambian al menos dos veces en las hojas irradiadas, y este número se duplica después de 1 h. Indicativo de la rápida modulación de la transcripción, 130 transcripciones solo se cambian después de 10 min. Esto es cierto no solo en las hojas irradiadas, sino también en los tejidos protegidos. Después de 10 minutos de exposición, la superposición en los cambios del transcriptoma en los órganos irradiados y protegidos es significativa; sin embargo, después de 30 minutos de UV-B, solo hay dos transcritos que muestran una regulación UV-B similar entre los tres órganos; 35 están regulados de manera similar tanto en IL como en SL. Por lo tanto, en tiempos de irradiación más largos, hay más especificidad de respuestas, y estas son específicas del órgano. Sugerimos que la señalización temprana en diferentes tejidos puede ser provocada por vías de señalización comunes, mientras que en tiempos de exposición más largos las respuestas se vuelven más específicas. Para identificar los metabolitos como posibles moléculas de señalización, buscamos compuestos que aumentaran en 5-90 min tanto en hojas irradiadas como protegidas, para explicar la cinética de los cambios profundos en la transcripción en 1 h. Encontramos que el mioinositol es uno de esos metabolitos candidatos; y también demostramos que si se aplica mioinositol 0.1 mM a las hojas de maíz de invernadero, algunos metabolitos que son cambiados por UV-B también son cambiados de manera similar por el tratamiento químico. Por lo tanto, este metabolito puede imitar parcialmente la irradiación UV.Files
      
        pdf.pdf
        
      
    
    
      
        Files
         (995.5 kB)
        
      
    
    | Name | Size | Download all | 
|---|---|---|
| md5:6c6e20270737e472d59902dd9b8332cf | 995.5 kB | Preview Download | 
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- أوراق الذرة السريعة واستجابات الأذن غير الناضجة للإشعاع فوق البنفسجي ب
- Translated title (French)
- Réponses rapides des feuilles de maïs et des oreilles immatures aux rayons UV-B
- Translated title (Spanish)
- Respuestas rápidas de la hoja de maíz y del oído inmaduro a la radiación UV-B
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2007074995
- DOI
- 10.3389/fpls.2011.00033
            
              References
            
          
        - https://openalex.org/W1499500424
- https://openalex.org/W1546952499
- https://openalex.org/W1975165380
- https://openalex.org/W2006317824
- https://openalex.org/W2097903157
- https://openalex.org/W2100951456
- https://openalex.org/W2101551644
- https://openalex.org/W2107274287
- https://openalex.org/W2107611915
- https://openalex.org/W2108761925
- https://openalex.org/W2120833079
- https://openalex.org/W2124488815
- https://openalex.org/W2151346683
- https://openalex.org/W2157704325
- https://openalex.org/W2167082201
- https://openalex.org/W4239901699
- https://openalex.org/W4254473002