Stomata regulation by tissue-specific expression of the Citrus sinensis MYB61 transcription factor improves water-use efficiency in Arabidopsis

Primer Autor
Arce-Johnson, Patricio
Co-autores
Romero-Romero, Jesus L.
Inostroza-Blancheteau, Claudio
Orellana, Daniela
Aquea, Felipe
Reyes-Diaz, Marjorie
Gil, Pilar M.
Pablo Matte, Juan
Título
Stomata regulation by tissue-specific expression of the Citrus sinensis MYB61 transcription factor improves water-use efficiency in Arabidopsis
Editorial
ELSEVIER FRANCE-EDITIONS SCIENTIFIQUES MEDICALES ELSEVIER
Revista
PLANT PHYSIOLOGY AND BIOCHEMISTRY
Lenguaje
en
Resumen
Water-use efficiency (WUE) is a quantitative measurement of biomass produced per volume of water transpired by a plant. WUE is an important physiological trait for drought response to mitigate the water deficiency. In this work, a cisgenic construction from Citrus sinensis was developed and its function in the improvement of WUE was evaluated in Arabidopsis. Sequences of the CsMYB61 coding region, a transcription factor implicated in the closure of stomata, together with a putative stomata-specific promoter from CsMYB.1.5, were identified and cloned. The protein encoded in the CsMYB61 locus harbors domains and motifs characteristic of MYB61 proteins. In addition, a 1.2 kb promoter region of the gene CsMYB15 (pCsMYB15) containing regulatory elements for expression in guard cells and in response to Abscisic Acid (ABA) and light was isolated. In Arabidopsis, pCsMYB15 directs the expression of the reporter gene GUS in stomata in the presence of light. In addition, transgenic lines expressing the CsMYB61 coding region under transcriptional control of pCsMYB15 have a normal phenotype under in vitro and greenhouse conditions. These transgenic lines exhibited a smaller opening of the stomata pore, lower stomatal conductance and respiration rate, enhanced sensitivity to exogenous ABA, and high drought stress tolerance. Our results indicate that stomata-specific expression of CsMYB61 enhances water use efficiency under drought conditions in Arabidospis.
La eficiencia en el uso del agua (EUA) es una medida cuantitativa de la biomasa producida por volumen de agua transpirada por una planta. La EUA es un rasgo fisiológico importante para la respuesta a la sequía y para mitigar la deficiencia hídrica. En este trabajo, se desarrolló una construcción cisgénica de Citrus sinensis y se evaluó su función en la mejora de la EUA en Arabidopsis. Se identificaron y clonaron secuencias de la región codificante de CsMYB61, un factor de transcripción implicado en el cierre de estomas, junto con un supuesto promotor específico de estomas de CsMYB.1.5. La proteína codificada en el locus CsMYB61 alberga dominios y motivos característicos de las proteínas MYB61. Además, se aisló una región promotora de 1,2 kb del gen CsMYB15 (pCsMYB15) que contiene elementos reguladores para la expresión en células oclusivas y en respuesta al ácido abscísico (ABA) y a la luz. En Arabidopsis, pCsMYB15 dirige la expresión del gen reportero GUS en los estomas en presencia de luz. Además, las líneas transgénicas que expresan la región codificante CsMYB61 bajo el control transcripcional de pCsMYB15 presentan un fenotipo normal en condiciones in vitro y de invernadero. Estas líneas transgénicas mostraron una menor apertura del poro estomático, menor conductancia estomática y tasa de respiración, mayor sensibilidad al ABA exógeno y alta tolerancia al estrés hídrico. Nuestros resultados indican que la expresión estomática específica de CsMYB61 mejora la eficiencia del uso del agua en condiciones de sequía en Arabidospis.
Tipo de Recurso
Artículo original
Description
Los autores agradecen a Valeria M. Borjas Méndez por su asistencia técnica. Jesús L. Romero-Romero recibió apoyo de la beca de doctorado CONACYT (SC392465), COTEBAL: 1865 y la Beca de Doctorado CONICYT para extranjeros (63130094). Este trabajo recibió apoyo de FONDECYT 1150220 para PAJ, CAPES FB-002-2014 para FA y CONICYT PAI 82140040 para JPM. Agradecemos a Alyssa Grube por su apoyo lingüístico.
The authors thank Valeria M. Borjas Mendez for technical assistance. Jesus L. Romero-Romero was supported by PhD fellowship CONACYT (SC392465), COTEBAL: 1865 and CONICYT Doctoral Scholarship for foreigners (63130094). This work was supported by FONDECYT 1150220 to PAJ, CAPES FB-002-2014 to FA and CONICYT PAI 82140040 to JPM. We thank Alyssa Grube for assistance in language support.
doi
10.1016/j.plaphy.2018.06.034
Formato Recurso
pdf
Palabras Claves
Drought tolerance
Abiotic stress
Water use efficiency
Arabidopsis
Cisgenic
MYB61 transcription factor
Citrus
Tolerancia a la sequía
Estrés abiótico
Eficiencia en el uso del agua
Arabidopsis
Cisgénico
factor de transcripción MYB61
Agrios
Ubicación del archivo
http://dx.doi.org/10.1016/j.plaphy.2018.06.034
Categoría OCDE
Plant Sciences
Materias
Drought tolerance
Abiotic stress
Water use efficiency
Arabidopsis
Cisgenic
MYB61 transcription factor
Citrus
Tolerancia a la sequía
Estrés abiótico
Eficiencia en el uso del agua
Arabidopsis
Cisgénico
factor de transcripción MYB61
Agrios
Disciplinas de la OCDE
Biotecnología agrícola
Tecnología de modificación genética
Genética y Herencia
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verde
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metadata
Id de Web of Science
WOS:000444789200006
Título de la cita (Recomendado-único)
Stomata regulation by tissue-specific expression of the Citrus sinensis MYB61 transcription factor improves water-use efficiency in Arabidopsis
Identificador del recurso (Mandatado-único)
Artículo original
Editorial
ELSEVIER FRANCE-EDITIONS SCIENTIFIQUES MEDICALES ELSEVIER
Revista/Libro
PLANT PHYSIOLOGY AND BIOCHEMISTRY
Categoría WOS
Ciencias de las plantas
ISSN
0981-9428
Idioma
en
Referencia del Financiador (Mandatado si es aplicable-repetible)
CONACYT PHd SC392465
COTEBAL 1865
ANID CONICYT Doctoral Scholarship 63130094
ANID FONDECYT 1150220
CAPES FB-002-2014
ANID CONICYT PAI 82140040
Descripción
The authors thank Valeria M. Borjas Mendez for technical assistance. Jesus L. Romero-Romero was supported by PhD fellowship CONACYT (SC392465), COTEBAL: 1865 and CONICYT Doctoral Scholarship for foreigners (63130094). This work was supported by FONDECYT 1150220 to PAJ, CAPES FB-002-2014 to FA and CONICYT PAI 82140040 to JPM. We thank Alyssa Grube for assistance in language support.
Formato
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Entidad financiadora
CONACYT PHd SC392465#COTEBAL 1865#ANID CONICYT Doctoral Scholarship 63130094#ANID FONDECYT 1150220#CAPES FB-002-2014#ANID CONICYT PAI 82140040
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