Mechanisms of Hormone Regulation for Drought Tolerance in Plants

Burgess, Patrick; Huang, Bingru

doi:10.1007/978-3-319-28899-4_3

Cited by 16 publications

(28 citation statements)

References 228 publications

(227 reference statements)

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Here, we focused on the functional characterization of the C2H2 zinc finger transcription factor TaZFP1B in response to drought stress in wheat using a novel fourcomponent BSMV overexpression system and the wellcharacterized three-component BSMV system for gene down-regulation [63]. Our results show that TaZFP1B improves tolerance to drought stress by stimulating scavenging ROS systems and by up-regulating numerous genes which were shown to improve drought and ROS tolerance in transgenic studies using different plant species [64]. Evidence show that TaZFP1B is a key regulator of drought tolerance in wheat.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 98%

The barley stripe mosaic virus expression system reveals the wheat C2H2 zinc finger protein TaZFP1B as a key regulator of drought tolerance

2020

View full text Add to dashboard Cite

Background: Drought stress is one of the major factors limiting wheat production globally. Improving drought tolerance is important for agriculture sustainability. Although various morphological, physiological and biochemical responses associated with drought tolerance have been documented, the molecular mechanisms and regulatory genes that are needed to improve drought tolerance in crops require further investigation. We have used a novel 4-component version (for overexpression) and a 3-component version (for underexpression) of a barley stripe mosaic virus-based (BSMV) system for functional characterization of the C2H2-type zinc finger protein TaZFP1B in wheat. These expression systems avoid the need to produce transgenic plant lines and greatly speed up functional gene characterization. Results: We show that overexpression of TaZFP1B stimulates plant growth and up-regulates different oxidative stressresponsive genes under well-watered conditions. Plants that overexpress TaZFP1B are more drought tolerant at critical periods of the plant's life cycle. Furthermore, RNA-Seq analysis revealed that plants overexpressing TaZFP1B reprogram their transcriptome, resulting in physiological and physical modifications that help wheat to grow and survive under drought stress. In contrast, plants transformed to underexpress TaZFP1B are significantly less tolerant to drought and growth is negatively affected. Conclusions: This study clearly shows that the two versions of the BSMV system can be used for fast and efficient functional characterization of genes in crops. The extent of transcriptome reprogramming in plants that overexpress TaZFP1B indicates that the encoded transcription factor is a key regulator of drought tolerance in wheat.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 98%

The barley stripe mosaic virus expression system reveals the wheat C2H2 zinc finger protein TaZFP1B as a key regulator of drought tolerance

2020

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Here, we focused on the functional characterization of the C2H2 zinc finger transcription factor TaZFP1B in response to drought stress in wheat using a novel four-component BSMV overexpression system and the well-characterized three-component BSMV system for gene down-regulation [63]. Our results show that TaZFP1B improves tolerance to drought stress by stimulating scavenging ROS systems and by up-regulating numerous genes which were shown to improve drought and ROS tolerance in transgenic studies using different plant species [64]. Evidence show that TaZFP1B is a key regulator of drought tolerance in wheat.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

The Barley Stripe Mosaic Virus expression system reveals the wheat C2H2 zinc finger protein TaZFP1B as a key regulator of drought tolerance

Houde¹,

Cheuk

Ouellet

2019

Preprint

View full text Add to dashboard Cite

Drought stress is one of the major factors limiting wheat production globally. Improving drought tolerance is important for agriculture sustainability. Although various morphological, physiological and biochemical responses associated with drought tolerance have been documented, the molecular mechanisms and regulatory genes that are needed to improve drought tolerance in crops require further investigation. We have used a novel 4-component version (for overexpression) and a 3-component version (for underexpression) of a barley stripe mosaic virus-based (BSMV) system for functional characterization of the C2H2-type zinc finger protein TaZFP1B in wheat. These expression systems avoid the need to produce transgenic plant lines and greatly speeds up functional gene characterization.Results We show that overexpression of TaZFP1B stimulates plant growth and up-regulates different oxidative stress-responsive genes under well-watered conditions. Plants that overexpress TaZFP1B are more drought tolerant at critical periods of the plant’s life cycle. Furthermore, RNA-Seq analysis revealed that plants overexpressing TaZFP1B reprogram their transcriptome, resulting in physiological and physical modifications that help wheat to grow and survive under drought stress. In contrast, plants transformed to underexpress TaZFP1B are significantly less tolerant to drought and growth is negatively affected.Conclusions This study clearly shows that the two versions of the BSMV system can be used for fast and efficient functional characterization of genes in crops. The extent of transcriptome reprogramming in plants that overexpress TaZFP1B indicates that the encoded transcription factor is a key regulator of drought tolerance in wheat.

show abstract

“…В естественной среде обитания рост и развитие растений происходит в непрерывно меняющихся условиях произрастания. К числу наиболее широко распространенных неблагоприятных факторов внешней среды, вызывающих существенные нарушения в протекании всех звеньев метаболизма растений и существенно снижающих их рост и продуктивность, относится засуха [Carvalho, 2008;Osakabe et al, 2014;Burgess, Huang, 2016]. Ключевую роль в адаптации растений к стрессовым факторам, вызывающим нарушение водного режима, играет абсцизовая кислота (АБК), регуляторное действие которой связано со способностью индуцировать широкий спектр генов защитных белков [Burgess, Huang, 2016;De Ollas, Dodd, 2016].…”

unclassified

“…К числу наиболее широко распространенных неблагоприятных факторов внешней среды, вызывающих существенные нарушения в протекании всех звеньев метаболизма растений и существенно снижающих их рост и продуктивность, относится засуха [Carvalho, 2008;Osakabe et al, 2014;Burgess, Huang, 2016]. Ключевую роль в адаптации растений к стрессовым факторам, вызывающим нарушение водного режима, играет абсцизовая кислота (АБК), регуляторное действие которой связано со способностью индуцировать широкий спектр генов защитных белков [Burgess, Huang, 2016;De Ollas, Dodd, 2016]. Наряду с АБК в регуляцию защитных программ растений вовлекаются и другие фитогормоны, в частности жасмонаты, на что указывают сведения об усилении их биосинтеза при воздействии абиотических стрессовых факторов и снижении уровня их повреждающего действия на растения, предобработанные жасмонатами [Burgess, Huang, 2016;De Ollas, Dodd, 2016;Per et al, 2018].…”

unclassified

“…Ключевую роль в адаптации растений к стрессовым факторам, вызывающим нарушение водного режима, играет абсцизовая кислота (АБК), регуляторное действие которой связано со способностью индуцировать широкий спектр генов защитных белков [Burgess, Huang, 2016;De Ollas, Dodd, 2016]. Наряду с АБК в регуляцию защитных программ растений вовлекаются и другие фитогормоны, в частности жасмонаты, на что указывают сведения об усилении их биосинтеза при воздействии абиотических стрессовых факторов и снижении уровня их повреждающего действия на растения, предобработанные жасмонатами [Burgess, Huang, 2016;De Ollas, Dodd, 2016;Per et al, 2018]. Полученные нами ранее данные о накоплении цитокининов в проростках пшеницы в норме и предотвращении их падения при стрессе под влиянием экзогенной обработки метилжасмонатом позволили предположить важную роль эндогенных цитокининов в реализации рост стимулирующего и протекторного действия МеЖ на растения пшеницы [Шакирова и др., 2013; Avalbaev et al, 2016].…”

unclassified

See 1 more Smart Citation

The Protective Effect of Methyl Jasmonate and Cytokinin 6-Benzylaminopurine on Wheat Plants Under Drought Conditions

Allagulova

Yuldashev

Avalbaev

et al. 2018

Book of Proceedings of the All-Russian Scientific Conference With International Participation and Schools of Young Scientists

View full text Add to dashboard Cite

Работа посвящена исследованию в сравнительном аспекте влияния обработки 44 нМ 6-бензиламинопурином (БАП) и 100 нМ метилжасмонатом (МеЖ) на показатели роста проростков пшеницы и целостности мембранных структур в условиях засухи, моделируемой 12%-ым полиэтиленгликолем (ПЭГ). Обработка растений пшеницы исследуемыми фитогормонами в нормальных условиях произрастания оказывала сходный по уровню рост стимулирующий эффект. Наряду с этим предобработанные БАП или МеЖ и подвергнутые стрессу проростки характеризовались поддержанием интенсивности ростовых процессов и целостности мембранных структур на уровне близком к контролю. Полученные данные могут служить доводом в пользу высказанного ранее предположения о выполнении эндогенными цитокининами роли гормональных интермедиатов в проявлении рост стимулирующего и защитного действия МеЖ на растения пшеницы.

show abstract

Mechanisms of Hormone Regulation for Drought Tolerance in Plants

Cited by 16 publications

References 228 publications

The barley stripe mosaic virus expression system reveals the wheat C2H2 zinc finger protein TaZFP1B as a key regulator of drought tolerance

The barley stripe mosaic virus expression system reveals the wheat C2H2 zinc finger protein TaZFP1B as a key regulator of drought tolerance

The Barley Stripe Mosaic Virus expression system reveals the wheat C2H2 zinc finger protein TaZFP1B as a key regulator of drought tolerance

The Protective Effect of Methyl Jasmonate and Cytokinin 6-Benzylaminopurine on Wheat Plants Under Drought Conditions

Contact Info

Product

Resources

About