Published March 20, 2020 | Version v1
Publication Open

Overexpression of GmNFYA5 confers drought tolerance to transgenic Arabidopsis and soybean plants

Creators

  • 1. Northeast Agricultural University
  • 2. Institute of Crop Sciences
  • 3. Chinese Academy of Agricultural Sciences
  • 4. Jilin Academy of Agricultural Sciences
  • 5. Shandong Academy of Agricultural Sciences
  • 6. Jilin Agricultural University

Description

Abstract Background Crop productivity is challenged by abiotic stresses, among which drought stress is the most common. NF-Y genes, especially NF-YA genes, regulate tolerance to abiotic stress. Results Soybean NF-Y gene GmNFYA5 was identified to have the highest transcript level among all 21 NF-YA genes in soybean ( Glycine max L.) under drought stress. Drought-induced transcript of GmNFYA5 was suppressed by the ABA synthesis inhibitor naproxen (NAP). GmNFYA5 transcript was detected in various tissues at vegetative and reproductive growth stages with higher levels in roots and leaves than in other tissues, which was consist with the GmNFYA5 promoter: GUS fusion assay. Overexpression of GmNFYA5 in transgenic Arabidopsis plants caused enhanced drought tolerance in seedlings by decreasing stomatal aperture and water loss from leaves. Overexpression and suppression of GmNFYA5 in soybean resulted in increased and decreased drought tolerance, respectively, relative to plants with an empty vector (EV). Transcript levels of ABA-dependent genes ( ABI2 , ABI3 , NCED3 , LEA3 , RD29A , P5CS1 , GmWRKY46 , GmNCED2 and GmbZIP1 ) and ABA-independent genes ( DREB1A , DREB2A , DREB2B , GmDREB1 , GmDREB2 and GmDREB3 ) in transgenic plants overexpressing GmNFYA5 were higher than those of wild-type plants under drought stress; suppression of GmNFYA5 transcript produced opposite results. GmNFYA5 probably regulated the transcript abundance of GmDREB2 and GmbZIP1 by binding to the promoters in vivo. Conclusions Our results suggested that overexpression of GmNFYA5 improved drought tolerance in soybean via both ABA-dependent and ABA-independent pathways.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

خلفية مجردة تواجه إنتاجية المحاصيل تحديًا بسبب الضغوط اللاأحيائية، ومن بينها إجهاد الجفاف الأكثر شيوعًا. تنظم جينات NF - Y، وخاصة جينات NF - YA، تحمل الإجهاد اللاأحيائي. النتائج تم تحديد جين فول الصويا NF - Y GmNFYA5 ليكون لديه أعلى مستوى نصي بين جميع جينات NF - YA الـ 21 في فول الصويا ( جلايسين ماكس L.) تحت ضغط الجفاف. تم قمع النسخة الناتجة عن الجفاف من GmNFYA5 بواسطة مثبط تخليق ABA نابروكسين (NAP). تم اكتشاف نسخة GmNFYA5 في أنسجة مختلفة في مراحل النمو الخضري والإنجابي بمستويات أعلى في الجذور والأوراق مقارنة بالأنسجة الأخرى، والتي كانت متوافقة مع معزز GmNFYA5: مقايسة اندماج GUS. تسبب الإفراط في التعبير عن GmNFYA5 في نباتات عربيدوبسيس المعدلة وراثيا في تعزيز تحمل الجفاف في الشتلات عن طريق تقليل فتحة الفم وفقدان المياه من الأوراق. أدى الإفراط في التعبير عن GmNFYA5 وقمعه في فول الصويا إلى زيادة وانخفاض تحمل الجفاف، على التوالي، بالنسبة للنباتات ذات الناقل الفارغ (EV). كانت مستويات النسخ من الجينات المعتمدة على ABA (ABI2 و ABI3 و NCED3 و LEA3 و RD29A و P5CS1 و GmWRKY46 و GmNCED2 و GmbZIP1 ) والجينات المستقلة عن ABA ( DREB1A و DREB2A و DREB2B و GmDREB1 و GmDREB2 و GmDREB3) في النباتات المعدلة وراثيًا التي تعبر بشكل مفرط عن GmNFYA5 أعلى من تلك الخاصة بالنباتات البرية تحت ضغط الجفاف ؛ أدى قمع نسخة GmNFYA5 إلى نتائج عكسية. ربما نظمت GmNFYA5 وفرة النسخ من GmDREB2 و GmbZIP1 من خلال ربطها بالمروجين في الجسم الحي. الاستنتاجات أشارت نتائجنا إلى أن الإفراط في التعبير عن GmNFYA5 أدى إلى تحسين تحمل الجفاف في فول الصويا عبر كل من المسارات المعتمدة على ABA والمستقلة عن ABA.

Translated Description (French)

Résumé Contexte La productivité des cultures est mise à rude épreuve par les stress abiotiques, parmi lesquels le stress lié à la sécheresse est le plus courant. Les gènes NF-Y, en particulier les gènes NF-YA, régulent la tolérance au stress abiotique. Résultats Le gène NF-Y du soja GmNFYA5 a été identifié comme ayant le niveau de transcription le plus élevé parmi les 21 gènes NF-YA chez le soja ( Glycine max L.) soumis à un stress de sécheresse. Le transcrit de GmNFYA5 induit par la sécheresse a été supprimé par l'inhibiteur de synthèse de l'ABA, le naproxène (NAP). Le transcrit GmNFYA5 a été détecté dans divers tissus aux stades de croissance végétative et reproductive avec des niveaux plus élevés dans les racines et les feuilles que dans les autres tissus, ce qui était constitué du promoteur GmNFYA5 : test de fusion GUS. La surexpression de GmNFYA5 dans les plantes Arabidopsis transgéniques a provoqué une tolérance accrue à la sécheresse chez les semis en diminuant l'ouverture stomatique et la perte d'eau des feuilles. La surexpression et la suppression de GmNFYA5 dans le soja ont entraîné une augmentation et une diminution de la tolérance à la sécheresse, respectivement, par rapport aux plantes avec un vecteur vide (VE). Les niveaux de transcription des gènes dépendants de l'ABA ( ABI2 , ABI3, NCED3, LEA3 , RD29A, P5CS1, GmWRKY46, GmNCED2 et GmbZIP1) et des gènes indépendants de l'ABA ( DREB1A , DREB2A , DREB2B, GmDREB1, GmDREB2 et GmDREB3) dans les plantes transgéniques surexprimant GmNFYA5 étaient plus élevés que ceux des plantes de type sauvage sous stress de sécheresse ; la suppression de la transcription de GmNFYA5 a produit des résultats opposés. GmNFYA5 a probablement régulé l'abondance des transcrits de GmDREB2 et GmbZIP1 en se liant aux promoteurs in vivo. Conclusions Nos résultats suggèrent que la surexpression de GmNFYA5 a amélioré la tolérance à la sécheresse chez le soja par des voies dépendantes de l'ABA et indépendantes de l'ABA.

Translated Description (Spanish)

Resumen Antecedentes La productividad de los cultivos se ve desafiada por el estrés abiótico, entre los cuales el estrés por sequía es el más común. Los genes NF-Y, especialmente los genes NF-YA, regulan la tolerancia al estrés abiótico. Resultados Se identificó que el gen NF-Y de soja GmNFYA5 tiene el nivel de transcripción más alto entre los 21 genes NF-YA en soja ( Glycine max L.) bajo estrés por sequía. La transcripción inducida por la sequía de GmNFYA5 fue suprimida por el inhibidor de la síntesis de ABA naproxeno (NAP). El transcrito de GmNFYA5 se detectó en varios tejidos en las etapas de crecimiento vegetativo y reproductivo con niveles más altos en raíces y hojas que en otros tejidos, lo que consistió en el ensayo de fusión promotor GMNFYA5: GUS. La sobreexpresión de GmNFYA5 en plantas transgénicas de Arabidopsis causó una mayor tolerancia a la sequía en las plántulas al disminuir la apertura estomática y la pérdida de agua de las hojas. La sobreexpresión y supresión de GmNFYA5 en soja dio como resultado una mayor y menor tolerancia a la sequía, respectivamente, en relación con las plantas con un vector vacío (EV). Los niveles de transcritos de genes dependientes de ABA ( ABI2 , ABI3, NCED3, LEA3 , RD29A , P5CS1, GmWRKY46, GmNCED2 y .ZIP1) y genes independientes de ABA ( DREB1A , DREB2A , DREB2B, GmDREB1, GmDREB2 y GmDREB3) en plantas transgénicas que sobreexpresan GmNFYA5 fueron más altos que los de plantas de tipo salvaje bajo estrés por sequía; la supresión del transcrito de GmNFYA5 produjo resultados opuestos. GmNFYA5 probablemente reguló la abundancia de transcritos de GmDREB2 y? ZIP1 mediante la unión a los promotores in vivo. Conclusiones Nuestros resultados sugirieron que la sobreexpresión de GmNFYA5 mejoró la tolerancia a la sequía en la soja a través de vías dependientes e independientes de ABA.

Files

s12870-020-02337-z.pdf

Files (9.7 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:b2d9799f48da6e06c4fca465bc9cc2e8
9.7 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التعبير المفرط عن GmNFYA5 يمنح تحمل الجفاف لنباتات الأرابيدوبسيس وفول الصويا المعدلة وراثيًا
Translated title (French)
La surexpression de GmNFYA5 confère une tolérance à la sécheresse aux plantes transgéniques d'Arabidopsis et de soja
Translated title (Spanish)
La sobreexpresión de GmNFYA5 confiere tolerancia a la sequía a plantas transgénicas de Arabidopsis y soja

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3012647672
DOI
10.1186/s12870-020-02337-z

Is supplement to
https://openalex.org/W4387854787 (Other)
https://openalex.org/W4365805892 (Other)
https://openalex.org/W3198284362 (Other)
https://openalex.org/W3162832816 (Other)
https://openalex.org/W3156153093 (Other)
https://openalex.org/W3133007940 (Other)
https://openalex.org/W3033694412 (Other)
https://openalex.org/W2387952510 (Other)
https://openalex.org/W2131040395 (Other)
https://openalex.org/W2008091757 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1543006034
  • https://openalex.org/W1587761090
  • https://openalex.org/W1967307409
  • https://openalex.org/W1967578487
  • https://openalex.org/W1968222640
  • https://openalex.org/W1969352998
  • https://openalex.org/W1970364803
  • https://openalex.org/W1978838242
  • https://openalex.org/W1980768112
  • https://openalex.org/W1981209965
  • https://openalex.org/W1985992676
  • https://openalex.org/W1997038372
  • https://openalex.org/W1997720887
  • https://openalex.org/W1999450381
  • https://openalex.org/W2001781083
  • https://openalex.org/W2002978144
  • https://openalex.org/W2004647662
  • https://openalex.org/W2006795530
  • https://openalex.org/W2009512671
  • https://openalex.org/W2012980119
  • https://openalex.org/W2016861615
  • https://openalex.org/W2026660172
  • https://openalex.org/W2035579546
  • https://openalex.org/W2036788840
  • https://openalex.org/W2051889695
  • https://openalex.org/W2052698203
  • https://openalex.org/W2056554121
  • https://openalex.org/W2056917772
  • https://openalex.org/W2058745821
  • https://openalex.org/W2064704828
  • https://openalex.org/W2072659525
  • https://openalex.org/W2078526496
  • https://openalex.org/W2082067541
  • https://openalex.org/W2085027576
  • https://openalex.org/W2091183338
  • https://openalex.org/W2097895495
  • https://openalex.org/W2101737033
  • https://openalex.org/W2103708499
  • https://openalex.org/W2104934190
  • https://openalex.org/W2110657160
  • https://openalex.org/W2113708398
  • https://openalex.org/W2120216922
  • https://openalex.org/W2129074430
  • https://openalex.org/W2133644629
  • https://openalex.org/W2135062466
  • https://openalex.org/W2135253655
  • https://openalex.org/W2138032440
  • https://openalex.org/W2152972832
  • https://openalex.org/W2158293926
  • https://openalex.org/W2167229023
  • https://openalex.org/W2167637196
  • https://openalex.org/W2168289884
  • https://openalex.org/W2170164959
  • https://openalex.org/W2170980858
  • https://openalex.org/W2180902512
  • https://openalex.org/W2470155130
  • https://openalex.org/W2521631347
  • https://openalex.org/W2598911415
  • https://openalex.org/W2621533488
  • https://openalex.org/W2775186419
  • https://openalex.org/W2921909900
  • https://openalex.org/W2945189158
  • https://openalex.org/W2947422605