Integration of transcriptomic and metabolic data reveals hub transcription factors involved in drought stress response in sunflower (Helianthus annuus L.)

Authors
Moschen, Sebastián Nicolás; Di Rienzo, Julio Alejandro; Higgins, Janet; Tohge, Takayuki; Watanabe, Mutsumi; González, Sergio Alberto; Rivarola, Maximo Lisandro; García García, Francisco; Dopazo, Joaquin; Hopp, Horacio Esteban; Hoefgen, Rainer; Fernie, Alisdair R.; Paniego, Norma Beatriz; Fernández, Paula del Carmen; Heinz, Ruth Amelia
Publication Year
2017
Language
English
Format
article
Status
Published version
Description
By integration of transcriptional and metabolic profiles we identified pathways and hubs transcription factors regulated during drought conditions in sunflower, useful for applications in molecular and/or biotechnological breeding. Drought is one of the most important environmental stresses that effects crop productivity in many agricultural regions. Sunflower is tolerant to drought conditions but the mechanisms involved in this tolerance remain unclear at the molecular level. The aim of this study was to characterize and integrate transcriptional and metabolic pathways related to drought stress in sunflower plants, by using a system biology approach. Our results showed a delay in plant senescence with an increase in the expression level of photosynthesis related genes as well as higher levels of sugars, osmoprotectant amino acids and ionic nutrients under drought conditions. In addition, we identified transcription factors that were upregulated during drought conditions and that may act as hubs in the transcriptional network. Many of these transcription factors belong to families implicated in the drought response in model species. The integration of transcriptomic and metabolomic data in this study, together with physiological measurements, has improved our understanding of the biological responses during droughts and contributes to elucidate the molecular mechanisms involved under this environmental condition. These findings will provide useful biotechnological tools to improve stress tolerance while maintaining crop yield under restricted water availability.
Fil: Moschen, Sebastián Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Biotecnología; Argentina
Fil: Di Rienzo, Julio Alejandro. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Agropecuarias; Argentina
Fil: Higgins, Janet. Universidad Nacional de Córdoba; Argentina
Fil: Tohge, Takayuki. Institut Max Planck fur Molekulare Physiologie; Alemania
Fil: Watanabe, Mutsumi. Institut Max Planck fur Molekulare Physiologie; Alemania
Fil: González, Sergio Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Biotecnología; Argentina
Fil: Rivarola, Maximo Lisandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Biotecnología; Argentina
Fil: García García, Francisco. Centro de Investigaciones Príncipe Felipe; España
Fil: Dopazo, Joaquin. Centro de Investigaciones Príncipe Felipe; España
Fil: Hopp, Horacio Esteban. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Biotecnología; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina
Fil: Hoefgen, Rainer. Institut Max Planck fur Molekulare Physiologie; Alemania
Fil: Fernie, Alisdair R.. Institut Max Planck fur Molekulare Physiologie; Alemania
Fil: Paniego, Norma Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Biotecnología; Argentina
Fil: Fernández, Paula del Carmen. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Biotecnología; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Escuela de Ciencia y Tecnología; Argentina
Fil: Heinz, Ruth Amelia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Biotecnología; Argentina. Institut Max Planck fur Molekulare Physiologie; Alemania
Subject
DATA INTEGRATION
DROUGHT
HELIANTHUS ANNUUS L
METABOLOMICS
SUNFLOWER
TRANSCRIPTOMICS
Otras Biotecnología Agropecuaria
Biotecnología Agropecuaria
CIENCIAS AGRÍCOLAS
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https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
Repository
CONICET Digital (CONICET)
Institution
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
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