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HRS1/HHOs GARP transcription factors and reactive oxygen species are regulators of Arabidopsis nitrogen starvation response

Authors :
Wojciech Szponarski
Sandrine Ruffel
Gloria M. Coruzzi
Frédéric Gaymard
Amy Marshall-Colon
Anna Medici
Alaeddine Safi
Gabriel Krouk
Benoît Lacombe
Biochimie et Physiologie Moléculaire des Plantes ( BPMP )
Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques ( Montpellier SupAgro ) -Institut national de la recherche agronomique [Montpellier] ( INRA Montpellier ) -Université de Montpellier ( UM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier ( Montpellier SupAgro )
Equipe Hormones, Nutriments et Développement (HoNuDe) ( HONUDE )
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Department of Biology
University of Minho
New York University
Equipe Nutrition Minérale et Stress Oxydatif ( FEROS )
Biochimie et Physiologie Moléculaire des Plantes (BPMP)
Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)
Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)
New York University [New York] (NYU)
NYU System (NYU)
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Equipe Hormones, Nutriments et Développement (HoNuDe) (HONUDE)
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Equipe Nutrition Minérale et Stress Oxydatif (FEROS)
Source :
preprint déposé dans bioRxiv. 2018
Publication Year :
2018
Publisher :
HAL CCSD, 2018.

Abstract

Plants need to cope with strong variations in the nitrogen content of the soil solution. Although many molecular actors are being discovered concerning how plants perceive NO3- provision, it is less clear how plants recognize a lack of Nitrogen. Indeed, following N removal plants activate their Nitrogen Starvation Response (NSR) being characterized in particular by the activation of very high affinity nitrate transport systems (NRT2.4, NRT2.5) and other sentinel genes such as GDH3. Here we show using a combination of functional genomics (via TF perturbation) and molecular physiology studies, that the GARP Transcription Factors (TFs) belonging the HHO sub-family are important regulators of the NSR through two potential mechanisms. First, HHOs directly repress NRT2.4 and NRT2.5 high-affinity nitrate transporters. Genotypes affected in HHO genes (mutants and overexpressors) display modified high-affinity nitrate transport activities opening interesting perspectives in biotechnology applications. Second, we show that Reactive Oxygen Species (ROS) are important to control NSR in wild type plants and that HRS1 and HHO1 overexpressors are affected in their ROS content, defining a potential feedforward branch of the signaling pathway. Taken together our results define two new classes of molecular actors in the control of NSR including ROS and the first transcription factors to date. This work (i) opens perspectives on a poorly understood nutrient related signaling pathway, and (ii) defines targets for molecular breeding of plants with enhanced NO3- uptake.

Details

Language :
English
Database :
OpenAIRE
Journal :
preprint déposé dans bioRxiv. 2018
Accession number :
edsair.doi.dedup.....4c2a4f774caec221e056f87d2c8bad8e