Identificación y caracterización funcional del transcriptoma regulado por óxido nítrico en A. thaliana

Abstract

[EN] Nitric oxide (NO) regulates developmental and stress-related plant processes through still largely undefined mechanisms. To study the effect of deficient NO biosynthesis on genome-wide Arabidopsis thaliana transcriptome, the nia1nia2noa1-2 mutant plants, impaired in the nitrate reductase (NR/NIA)- and nitric oxide associated 1 (NOA1)-related NO biosynthesis, were compared to wild type plants by using microarray analyses. Gene Ontology (GO) analyses on differentially expressed genes pointed to altered biosynthesis and metabolism of phenylpropanoids and amino acid derivatives. Besides, nia1nia2noa1-2 roots were hypersensitive to ABA, ethylene and cytokinins and hyposensitive to auxins. Further microarray-based analyses of parental nia1nia2 and noa1-2 mutants versus Col-0 plants allowed defining a core of 66 genes, 46 down-regulated and 20 up-regulated in all tested NO-deficient plants. The in silico analyses of their gene expression patterns and the lack of evidence in phenotypic assays of a transcription factor among these genes being a master regulator of NO-regulated responses in Arabidopsis suggest an extensive co-regulation between NO and ethylene and anti-regulation with ABA, auxins, salicylates and cytokinins, pointing to a key role of NO in hormone signaling.

[ES] El óxido nítrico (NO) regula procesos de desarrollo y relacionados con el estrés en plantas a través de mecanismos en gran medida aún por definir. Para estudiar el efecto de la biosíntesis deficiente de NO en el transcriptoma completo de Arabidopsis thaliana, las plantas mutantes nia1nia2noa1-2, con la biosíntesis de NO a través de la nitrato reductasa (NR/NIA) y de la proteína asociada a óxido nítrico (NOA1) bloqueadas, se compararon con plantas silvestres mediante análisis de micromatrices. Los análisis de ontologías génicas (GO) en los genes diferencialmente expresados desvelaron alteraciones en la biosíntesis y el metabolismo de derivados de aminoácidos y fenilpropanoides. Además, las raíces de nia1nia2no1-2 resultaron ser hipersensibles a ABA, etileno y citoquininas e hiposensibles a auxinas. Análisis adicionales de micromatrices de los parentales mutantes nia1nia2 y noa1-2 contra plantas Col-0 permitieron definir un núcleo de 66 genes, 46 regulados a la baja y 20 a la alza, en todas las plantas testadas deficientes en NO. Los análisis in silico de sus patrones de expresión génica y la falta de evidencia en ensayos fenotípicos de que alguno de los factores e transcripción entre estos genes se comporte como un regulador maestro de la respuesta a NO en Arabidopsis sugieren una extensa corregulación entre el NO y el etileno y una anti-regulación con ABA, auxinas, salicilatos y citoquininas, apuntando a un papel destacada del NO en la señalización hormonal.