Repositorio
Institucional

Sinha, Neelima R.

Ostria-Gallardo, Enrique

Ranjan, Aashish

Ichihashi, Yasunori

Corcuera, Luis J.

Decoding the gene coexpression network underlying the ability of Gevuina avellana to live in diverse light conditions

WILEY

NEW PHYTOLOGIST

en

Gevuina avellana (Proteaceae) is a typical tree from the South American temperate rainforest. Although this species mostly regenerates in shaded understories, it exhibits an exceptional ecological breadth, being able to live under a wide range of light conditions. Here we studied the genetic basis that underlies physiological acclimation of the photosynthetic responses of G.avellana under contrasting light conditions. We analyzed carbon assimilation and light energy used for photochemical processes in plants acclimated to contrasting light conditions. Also, we used a transcriptional profile of leaf primordia from G.avellana saplings growing under different light environments in their natural habitat, to identify the gene coexpression network underpinning photosynthetic performance and light-related processes. The photosynthetic parameters revealed optimal performance regardless of light conditions. Strikingly, the mechanism involved in dissipation of excess light energy showed no significant differences between high- and low-light-acclimated plants. The gene coexpression network defined a community structure consistent with the photochemical responses, including genes involved mainly in assembly and functioning of photosystems, photoprotection, and retrograde signaling. This ecophysiological genomics approach improves our understanding of the intraspecific variability that allows G.avellana to have optimal photochemical and photoprotective mechanisms in the diverse light habitats it encounters in nature.

Gevuina avellana (Proteaceae) es un árbol típico del bosque templado lluvioso sudamericano. Si bien esta especie se regenera principalmente en sotobosques sombreados, exhibe una excepcional amplitud ecológica, pudiendo vivir en un amplio rango de condiciones lumínicas. Aquí estudiamos la base genética que subyace a la aclimatación fisiológica de las respuestas fotosintéticas de G. avellana bajo condiciones de luz contrastante. Analizamos la asimilación de carbono y la energía lumínica utilizada para los procesos fotoquímicos en plantas aclimatadas a condiciones de luz contrastante. Además, utilizamos un perfil transcripcional de primordios foliares de plántulas de G. avellana que crecieron bajo diferentes ambientes lumínicos en su hábitat natural, para identificar la red de coexpresión génica que sustenta el rendimiento fotosintético y los procesos relacionados con la luz. Los parámetros fotosintéticos revelaron un rendimiento óptimo independientemente de las condiciones lumínicas. Sorprendentemente, el mecanismo involucrado en la disipación del exceso de energía lumínica no mostró diferencias significativas entre plantas aclimatadas a alta y baja luz. La red de coexpresión génica definió una estructura comunitaria coherente con las respuestas fotoquímicas, incluyendo genes involucrados principalmente en el ensamblaje y funcionamiento de los fotosistemas, la fotoprotección y la señalización retrógrada. Este enfoque de genómica ecofisiológica mejora nuestra comprensión de la variabilidad intraespecífica que permite a G. avellana poseer mecanismos fotoquímicos y fotoprotectores óptimos en los diversos hábitats lumínicos que encuentra en la naturaleza.

Artículo original

E.O-G. agradece a la Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica de Chile por la beca doctoral y la beca de prácticas de la Universidad de Concepción, proyecto Mecesup UCO0708. También agradecemos a la Dra. Carolina Sanhueza y a Karina Rifo por su apoyo en las mediciones de intercambio gaseoso y fluorescencia de Chla, y a Katalapi Park por sus excelentes instalaciones de investigación. Parte del trabajo fue financiado por la beca PGRP de la NSF IOS-1238243 (para Julia Bailey-Serres, N.R.S., Siobhan Brady y Roger Deal). Y.I. agradece a la Agencia Japonesa de Ciencia y Tecnología (PRESTO, JPMJPR15Q2).

E.O-G. thanks the Chilean National Commission for Scientific and Technological Research for doctoral fellowship, and the internship grant supported by Universidad de Concepcion, project Mecesup UCO0708. We also thank Dr Carolina Sanhueza and Karina Rifo for their support in gas exchange and fluorescence of Chla measurements, and Katalapi Park for excellent research field facilities. Part of the work was supported by NSF PGRP grant IOS-1238243 (to Julia Bailey-Serres, N.R.S., Siobhan Brady and Roger Deal). Y.I. thanks the Japan Science and Technology Agency (PRESTO, JPMJPR15Q2).

10.1111/nph.15278

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gene coexpression network

Gevuina avellana

light acclimation

photosynthesis

temperate rainforest

red de coexpresión genética

Gevuina avellana

aclimatación ligera

fotosíntesis

selva templada

Plant Sciences

gene coexpression network

Gevuina avellana

light acclimation

photosynthesis

temperate rainforest

red de coexpresión genética

Gevuina avellana

aclimatación ligera

fotosíntesis

selva templada

Botánica

Genética y Herencia

Ecología

version publicada

hibrida

acceso abierto

acceso abierto

WOS:000442993700026

Decoding the gene coexpression network underlying the ability of Gevuina avellana to live in diverse light conditions

Artículo original

WILEY

NEW PHYTOLOGIST

Ciencias de las plantas

0028-646X

en

ANID CONICYT

UdeC UCO0708

NSF PGRP IOS-1238243

Japan Science and Technology Agency JPMJPR15Q2

E.O-G. thanks the Chilean National Commission for Scientific and Technological Research for doctoral fellowship, and the internship grant supported by Universidad de Concepcion, project Mecesup UCO0708. We also thank Dr Carolina Sanhueza and Karina Rifo for their support in gas exchange and fluorescence of Chla measurements, and Katalapi Park for excellent research field facilities. Part of the work was supported by NSF PGRP grant IOS-1238243 (to Julia Bailey-Serres, N.R.S., Siobhan Brady and Roger Deal). Y.I. thanks the Japan Science and Technology Agency (PRESTO, JPMJPR15Q2).

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ANID CONICYT#UdeC UCO0708#NSF PGRP IOS-1238243#Japan Science and Technology Agency JPMJPR15Q2

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