La caracterización de mutantes revela nuevos roles para las especies reactivas de oxígeno en la modulación no solo del gravitropismo de las raíces, sino también de la tolerancia a la hipoxia en plántulas de arroz
Autores: Hao, Bowen; Zhang, Ruihan; Zhang, Chengwei; Wen, Na; Xia, Yu; Zhao, Yang; Li, Qinying; Qiao, Lei; Li, Wenqiang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
La caracterización de mutantes revela nuevos roles para las especies reactivas de oxígeno en la modulación no solo del gravitropismo de las raíces, sino también de la tolerancia a la hipoxia en plántulas de arroz
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Tolerancia
Hipoxia
Arroz
Genes
Gravitropismo radicular
ROS
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 10
Citaciones: Sin citaciones
La tolerancia a la hipoxia inducida por la sumersión es un rasgo agronómico importante, especialmente para los cultivos en áreas de tierras bajas y afectadas por inundaciones. Aunque el arroz se considera un cultivo tolerante a inundaciones, solo un número limitado de cultivares muestra una fuerte tolerancia a la sumersión prolongada y/o al estrés hipóxico. Por lo tanto, la caracterización de genes resistentes a la hipoxia y/o germoplasmas tiene una importante significancia teórica y práctica para la mejora del arroz y los avances sostenidos. Investigaciones anteriores han demostrado que la pérdida de función de un gen que codifica un transportador de eflujo de auxina resulta en la pérdida de gravitropismo radicular debido a un transporte de auxina interrumpido en la punta de la raíz. En este estudio, revelamos una nueva conexión entre el gen y las especies reactivas de oxígeno (ROS) en la modulación del gravitropismo radicular y la tolerancia a la hipoxia en el arroz. Se mostró que el mutante tenía una acumulación disminuida de ROS en la punta de la raíz, debido a la regulación a la baja del gen que codifica la glicolato oxidasa, una de las principales fuentes de HO. Los defectos morfológicos de la raíz, incluyendo raíces onduladas y agravitropismo en el mutante, pueden ser parcialmente rescatados por la aplicación exógena de HO. El mutante mostró una mayor resistencia a la toxicidad de ROS en las raíces debido al tratamiento con HO. Además, se demostró que el mutante tenía una mayor tolerancia al estrés hipóxico acompañada de una menor acumulación de ROS en las raíces, porque el estrés hipóxico llevó a una sobreproducción de ROS en las raíces del tipo silvestre, pero no en las del mutante. En consecuencia, el gen relacionado con la resistencia anóxica mostró una expresión diferencial en la raíz del tipo silvestre y del mutante en respuesta a condiciones hipóxicas. Notablemente, en comparación con el tipo silvestre, el mutante mostró un patrón diferente de distribución de auxina en la raíz bajo estrés hipóxico. Se demostró que el estrés hipóxico causó un aumento significativo en la distribución de auxina en la punta de la raíz del tipo silvestre, pero no en la del mutante. En resumen, estos resultados sugieren que el gen puede desempeñar un papel en la regulación de la acumulación de ROS, probablemente mediando el transporte y la distribución de auxina en la punta de la raíz, afectando el gravitropismo radicular y la tolerancia a la hipoxia en plántulas de arroz. Estos hallazgos pueden contribuir a la mejora genética y la identificación de líneas potencialmente tolerantes a la hipoxia en el arroz.
Descripción
La tolerancia a la hipoxia inducida por la sumersión es un rasgo agronómico importante, especialmente para los cultivos en áreas de tierras bajas y afectadas por inundaciones. Aunque el arroz se considera un cultivo tolerante a inundaciones, solo un número limitado de cultivares muestra una fuerte tolerancia a la sumersión prolongada y/o al estrés hipóxico. Por lo tanto, la caracterización de genes resistentes a la hipoxia y/o germoplasmas tiene una importante significancia teórica y práctica para la mejora del arroz y los avances sostenidos. Investigaciones anteriores han demostrado que la pérdida de función de un gen que codifica un transportador de eflujo de auxina resulta en la pérdida de gravitropismo radicular debido a un transporte de auxina interrumpido en la punta de la raíz. En este estudio, revelamos una nueva conexión entre el gen y las especies reactivas de oxígeno (ROS) en la modulación del gravitropismo radicular y la tolerancia a la hipoxia en el arroz. Se mostró que el mutante tenía una acumulación disminuida de ROS en la punta de la raíz, debido a la regulación a la baja del gen que codifica la glicolato oxidasa, una de las principales fuentes de HO. Los defectos morfológicos de la raíz, incluyendo raíces onduladas y agravitropismo en el mutante, pueden ser parcialmente rescatados por la aplicación exógena de HO. El mutante mostró una mayor resistencia a la toxicidad de ROS en las raíces debido al tratamiento con HO. Además, se demostró que el mutante tenía una mayor tolerancia al estrés hipóxico acompañada de una menor acumulación de ROS en las raíces, porque el estrés hipóxico llevó a una sobreproducción de ROS en las raíces del tipo silvestre, pero no en las del mutante. En consecuencia, el gen relacionado con la resistencia anóxica mostró una expresión diferencial en la raíz del tipo silvestre y del mutante en respuesta a condiciones hipóxicas. Notablemente, en comparación con el tipo silvestre, el mutante mostró un patrón diferente de distribución de auxina en la raíz bajo estrés hipóxico. Se demostró que el estrés hipóxico causó un aumento significativo en la distribución de auxina en la punta de la raíz del tipo silvestre, pero no en la del mutante. En resumen, estos resultados sugieren que el gen puede desempeñar un papel en la regulación de la acumulación de ROS, probablemente mediando el transporte y la distribución de auxina en la punta de la raíz, afectando el gravitropismo radicular y la tolerancia a la hipoxia en plántulas de arroz. Estos hallazgos pueden contribuir a la mejora genética y la identificación de líneas potencialmente tolerantes a la hipoxia en el arroz.