Analyse du transcriptome de la surexpression du microARN156 chez des racines de luzerne soumises à un stress de sécheresse

Citation

Arshad, M., Gruber, M.Y., Hannoufa, A. (2018). Transcriptome analysis of microRNA156 overexpression alfalfa roots under drought stress, 8(1), http://dx.doi.org/10.1038/s41598-018-27088-8

Résumé en langage clair

La sécheresse est l’un des principaux stress abiotiques ayant un effet négatif sur la croissance et la productivité de la luzerne. La gravité et la fréquence des épisodes de sécheresse devraient augmenter au cours des prochaines années en raison des changements climatiques. Pour assurer une production durable de fourrages et de bétail, il est important de comprendre comment les plantes réagissent à la sécheresse et d’utiliser ces connaissances pour mettre au point des cultivars capables de résister au stress de sécheresse. Nos recherches ont permis d’établir le rôle du microARN156 et de ses gènes cibles SPL dans la réaction de la luzerne à la sécheresse. Dans la présente étude, nous avons examiné les changements dans l’expression génique des génotypes de luzerne surexprimant le miR156OE afin de déterminer les gènes sensibles à la sécheresse qui pourraient être utilisés pour la reproduction assistée par marqueurs de variétés de luzerne améliorées. Notre analyse transcriptomique a révélé qu’un gène WD40-2 a été réprimé par la sécheresse chez les plantes en surexpression du microARN156. Les plantes de luzerne surexprimant la WD40-2 étaient sensibles à la sécheresse, tandis que celles dont le WD40-2 était réprimé présentaient des phénotypes tolérants à la sécheresse. Ces résultats donnent à penser que le microARN156 améliore la tolérance à la sécheresse chez la luzerne en réprimant le WD40-2. Le gène WD40-2 est donc un marqueur approprié pour la sélection assistée par voie moléculaire ou l’édition de gènes visant à améliorer la tolérance à la sécheresse de la luzerne.

Résumé

© 2018 Les auteurs. La sécheresse est l’un des principaux stress abiotiques ayant un effet négatif sur la croissance et la productivité de la luzerne. Le rôle du microARN156 (miR156) dans la sécheresse a été démontré chez les plantes. À ce jour, aucune étude n’a été publiée sur le rôle de miR156 dans la régulation de l’expression génique globale chez la luzerne en période de sécheresse. Dans notre étude, les génotypes de luzerne surexprimant le miR156 (miR156OE) présentaient une perte d’eau réduite et une croissance racinaire accrue en cas de sécheresse. Nos données de séquençage de l’ARN ont montré qu’en réponse à la sécheresse, un total de 415 gènes ont été régulés à la hausse et 169 gènes ont été régulés à la baisse précisément dans les génotypes de miR156OE. La comparaison génotypique a révélé que 285 gènes étaient régulés à la hausse et 253 à la baisse dans les génotypes de miR156OE par rapport au type sauvage correspondant en période de sécheresse. L’analyse d’enrichissement de l'ontologie génique a révélé que le nombre de gènes exprimés de manière différentielle appartenant à des processus biologiques, à des fonctions moléculaires et à des groupes fonctionnels de composantes cellulaires diminuait dans les génotypes de miR156OE soumis à la sécheresse. De plus, les données de séquençage de l’ARN ont montré une régulation à la baisse d’un gène codant la répétition WD40 d’une manière propre au miR156. Les expériences par RACE-PCR en 5′ ont permis de vérifier le clivage de la transcription du gène WD40-2 en conditions de sécheresse. De plus, les plantes de luzerne surexprimant le WD40-2 étaient sensibles à la sécheresse, tandis que celles dont le WD40-2 était réprimé présentaient des phénotypes tolérants à la sécheresse. Ces résultats donnent à penser le que miR156 améliore la tolérance à la sécheresse chez la luzerne en ciblant le WD40-2.

Date de publication

2018-12-01

Profils d'auteurs