Overexpression of ALDH10A8 and ALDH10A9 Genes Provides Insight into Their Role in Glycine Betaine Synthesis and Affects Primary Metabolism in Arabidopsis thaliana

Autor: Jean-Paul Guegan, Muhammad R. Shafiq, Solenne Berardocco, Tagnon D. Missihoun, Dorothea Bartels, Eva Willée, Alain Bouchereau
Přispěvatelé: Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR), Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES), Institut de Génétique, Environnement et Protection des Plantes (IGEPP), AGROCAMPUS OUEST-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Rendement sous Contrainte Abiotique (RCA), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-AGROCAMPUS OUEST-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-AGROCAMPUS OUEST, Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-AGROCAMPUS OUEST-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Rennes 1 (UR1), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Rennes (UR)-AGROCAMPUS OUEST, Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Rennes (UR)-AGROCAMPUS OUEST-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Rennes (UR)-AGROCAMPUS OUEST
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2015
Předmět:
0106 biological sciences
Physiology
Salt stress
Arabidopsis
Aldehyde dehydrogenase
Germination
Plant Science
Sodium Chloride
Genes
Plant
Real-Time Polymerase Chain Reaction
01 natural sciences
Choline
03 medical and health sciences
chemistry.chemical_compound
Betaine
Glycine betaine
Gene Expression Regulation
Plant
Stress
Physiological
Carnitine
Polyamines
Arabidopsis thaliana
[CHIM]Chemical Sciences
Amino Acids
030304 developmental biology
2. Zero hunger
chemistry.chemical_classification
0303 health sciences
Principal Component Analysis
biology
Arabidopsis Proteins
Wild type
Cell Biology
General Medicine
Aldehyde Dehydrogenase
biology.organism_classification
Plants
Genetically Modified
Adaptation
Physiological
Betaine aldehyde dehydrogenase
Amino acid
chemistry
Biochemistry
Glycine
biology.protein
Carbohydrate Metabolism
Betaine-aldehyde dehydrogenase
010606 plant biology & botany
Zdroj: Plant and Cell Physiology
Plant and Cell Physiology, Oxford University Press (OUP), 2015, 56 (9), pp.1798-1807. ⟨10.1093/pcp/pcv105⟩
Plant and Cell Physiology, 2015, 56 (9), pp.1798-1807. ⟨10.1093/pcp/pcv105⟩
ISSN: 0032-0781
1471-9053
DOI: 10.1093/pcp/pcv105⟩
Popis: International audience; Betaine aldehyde dehydrogenases oxidize betaine aldehyde to glycine betaine in species that accumulate glycine betaine as a compatible solute under stress conditions. In contrast, the physiological function of betaine aldehyde dehydrogenase genes is at present unclear in species that do not accumulate glycine betaine, such as Arabidopsis thaliana. To address this question, we overexpressed the Arabidopsis ALDH10A8 and ALDH10A9 genes, which were identified to code for betaine aldehyde dehydrogenases, in wild-type A. thaliana. We analysed changes in metabolite contents of transgenic plants in comparison with the wild type. Using exogenous or endogenous choline, our results indicated that ALDH10A8 and ALDH10A9 are involved in the synthesis of glycine betaine in Arabidopsis. Choline availability seems to be a factor limiting glycine betaine synthesis. Moreover, the contents of diverse metabolites including sugars (glucose and fructose) and amino acids were altered in fully developed transgenic plants compared with the wild type. The plant metabolic response to salt and the salt stress tolerance were impaired only in young transgenic plants, which exhibited a delayed growth of the seedlings early after germination. Our results suggest that a balanced expression of the betaine aldehyde dehydrogenase genes is important for early growth of A. thaliana seedlings and for salt stress mitigation in young seedlings
Databáze: OpenAIRE
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