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Nuevas claves sobre la respuesta de las plantas a la deficiencia de Azufre: Un meta-análisis revela nuevos factores reguladores y módulos relacionados con las respuestas a limitación de Carbono y Nitrógeno

El azufre (S) es un nutriente esencial para organismos vivos, incluidos microorganismos, animales y plantas. Los animales no pueden asimilar las fuentes de S inorgánicas y deben obtener este nutriente a partir de compuestos orgánicos como proteínas en su dieta. Esta fuente de S orgánico depende en última instancia de la capacidad de las plantas para asimilar S a partir de fuentes inorgánicas, destacando la importancia de las plantas en el ciclo S global natural. Las plantas tienen una demanda constitutiva de S impulsada por la necesidad de sintetizar compuestos esenciales que contienen S, como los aminoácidos Cisteína y metionina, glutatión y metabolitos secundarios, todos los cuales ayudan a sostener los procesos biológicos relacionados con el crecimiento, el desarrollo y la defensa.

Gracias a una colaboración científica entre los investigadores del CBGP y la Universidad Austral de Chile se ha propuesto una nueva visión acerca de las redes reguladoras que subyacen a la respuesta al sulfato en plantas. Mediante un meta-análisis realizado a partir de datos transcriptómicos disponibles obtenidos a partir de experimentos de limitación de sulfato de diferentes laboratorios, nuestro objetivo fue explorar las redes de expresión de genes desconocidas que subyacen a la respuesta a sulfato en A. thaliana. Los resultados sugieren que los transportadores y enzimas relacionadas con la asimilación de sulfato están regulados de forma transcripcional por la disponibilidad de sulfato y revelan procesos biológicos que no han sido ampliamente estudiados en el contexto de la respuesta al sulfato, como los relacionados con la organización de la pared celular, la regulación de la proteólisis y el equilibrio entre el metabolismo de nitrógeno y carbono. Además, se ha identificado un nuevo conjunto de factores reguladores, como son bZIP1, RVE2 y NF-YA2, que podrían estar involucrados en el control de la respuesta a la limitación de S. En conclusión, el meta-análisis realizado y los estudios moleculares de los nuevos genes candidatos identificados proporcionan nuevas hipótesis para avanzar en nuestra comprensión de la regulación transcripcional del metabolismo del sulfato en las plantas y de herramientas para el desarrollo de cultivos más eficientes en el uso de nutrientes.

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Figure. A) Gene ontology (GO) network of the most frequent biological functions regulated by sulfate. GO terms are linked by edges in the graph according to their semantic similarity. The bubble size indicates the percentage of genes associated with the corresponding GO term, and the color indicates the degree of consistency of the corresponding GO term. B) Sulfate-responsive gene co-expression network. Colors are used to distinguish the genes from each network module. The most over-represented GO terms for the biological process are indicated in each module. The shape of each specific node is related to TFs (triangle) or targets (circle) and the size depends on the number of connections of each node in such a way that nodes with higher size are the most connected genes in the network.

Publicación Original:

Henríquez-Valencia, C; Arenas-M, A; Medina, J; Canales, J. 2018. "Integrative transcriptomic analysis uncovers novel gene modules that underlie the sulfate response in Arabidopsis thaliana". Frontiers in Plant Science. DOI: 10.3389/fpls.2018.00470".

 

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