Exploring gene networks in two sunflower lines with contrasting leaf senescence phenotype using a system biology approach

Autores
Moschen, Sebastián Nicolás; Marino, Johanna Magali; Nicosia, Salvador; Higgins, Janet; Alseekh, Saleh; Astigueta, Francisco Horacio; Bengoa Luoni, Sofia Ailin; Rivarola, Maximo Lisandro; Fernie, Alisdair R.; Blanchet, Nicolas; Langlade, Nicolas B.; Paniego, Norma Beatriz; Fernández, Paula; Heinz, Ruth Amelia
Año de publicación
2019
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
Background: Leaf senescence is a complex process, controlled by multiple genetic and environmental variables. In sunflower, leaf senescence is triggered abruptly following anthesis thereby limiting the capacity of plants to keep their green leaf area during grain filling, which subsequently has a strong impact on crop yield. Recently, we performed a selection of contrasting sunflower inbred lines for the progress of leaf senescence through a physiological, cytological and molecular approach. Here we present a large scale transcriptomic analysis using RNA-seq and its integration with metabolic profiles for two contrasting sunflower inbred lines, R453 and B481-6 (early and delayed senescence respectively), with the aim of identifying metabolic pathways associated to leaf senescence. Results: Gene expression profiles revealed a higher number of differentially expressed genes, as well as, higher expression levels in R453, providing evidence for early activation of the senescence program in this line. Metabolic pathways associated with sugars and nutrient recycling were differentially regulated between the lines. Additionally, we identified transcription factors acting as hubs in the co-expression networks; some previously reported as senescence-associated genes in model species but many are novel candidate genes. Conclusions: Understanding the onset and the progress of the senescence process in crops and the identification of these new candidate genes will likely prove highly useful for different management strategies to mitigate the impact of senescence on crop yield. Functional characterization of candidate genes will help to develop molecular tools for biotechnological applications in breeding crop yield.
Fil: Moschen, Sebastián Nicolás. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Tucuman-Santiago del Estero. Estación Experimental Agropecuaria Famaillá; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina
Fil: Marino, Johanna Magali. Universidad Nacional de San Martín; Argentina
Fil: Nicosia, Salvador. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina
Fil: Higgins, Janet. Earlham Institute; Reino Unido
Fil: Alseekh, Saleh. No especifíca;
Fil: Astigueta, Francisco Horacio. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina
Fil: Bengoa Luoni, Sofia Ailin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús). Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús); Argentina
Fil: Rivarola, Maximo Lisandro. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina
Fil: Fernie, Alisdair R.. No especifíca;
Fil: Blanchet, Nicolas. Centre National de la Recherche Scientifique; Francia
Fil: Langlade, Nicolas B.. Centre National de la Recherche Scientifique; Francia
Fil: Paniego, Norma Beatriz. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina
Fil: Fernández, Paula. No especifíca;
Fil: Heinz, Ruth Amelia. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina
Materia
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FUNCTIONAL GENOMICS
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SUNFLOWER
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Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
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Repositorio
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Recently, we performed a selection of contrasting sunflower inbred lines for the progress of leaf senescence through a physiological, cytological and molecular approach. Here we present a large scale transcriptomic analysis using RNA-seq and its integration with metabolic profiles for two contrasting sunflower inbred lines, R453 and B481-6 (early and delayed senescence respectively), with the aim of identifying metabolic pathways associated to leaf senescence. Results: Gene expression profiles revealed a higher number of differentially expressed genes, as well as, higher expression levels in R453, providing evidence for early activation of the senescence program in this line. Metabolic pathways associated with sugars and nutrient recycling were differentially regulated between the lines. Additionally, we identified transcription factors acting as hubs in the co-expression networks; some previously reported as senescence-associated genes in model species but many are novel candidate genes. Conclusions: Understanding the onset and the progress of the senescence process in crops and the identification of these new candidate genes will likely prove highly useful for different management strategies to mitigate the impact of senescence on crop yield. Functional characterization of candidate genes will help to develop molecular tools for biotechnological applications in breeding crop yield.Fil: Moschen, Sebastián Nicolás. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Tucuman-Santiago del Estero. Estación Experimental Agropecuaria Famaillá; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. 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Fil: Rivarola, Maximo Lisandro. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina
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Fil: Paniego, Norma Beatriz. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina
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