Artículo de revista
Long Non-Coding RNAs Responsive to Salt and Boron Stress in the Hyper-Arid Lluteno Maize from Atacama Desert
ARN largos no codificantes que responden al estrés por sal y boro en el maíz lluteno hiperárido del desierto de Atacama
Registro en:
2073-4425
10.3390/genes9030170
GA7IE
29558449
WOS:000428508800053
Autor
Huanca-Mamani, Wilson
Arias-Carrasco, Raul
Cardenas-Ninasivincha, Steffany
Rojas-Herrera, Marcelo
Sepulveda-Hermosilla, Gonzalo
Carlos Caris-Maldonado, Jose
Bastias, Elizabeth
Maracaja-Coutinho, Vinicius
Institución
Resumen
Long non-coding RNAs (lncRNAs) have been defined as transcripts longer than 200 nucleotides, which lack significant protein coding potential and possess critical roles in diverse cellular processes. Long non-coding RNAs have recently been functionally characterized in plant stress-response mechanisms. In the present study, we perform a comprehensive identification of lncRNAs in response to combined stress induced by salinity and excess of boron in the Lluteno maize, a tolerant maize landrace from Atacama Desert, Chile. We use deep RNA sequencing to identify a set of 48,345 different lncRNAs, of which 28,012 (58.1%) are conserved with other maize (B73, Mo17 or Palomero), with the remaining 41.9% belonging to potentially Lluteno exclusive lncRNA transcripts. According to B73 maize reference genome sequence, most Lluteno lncRNAs correspond to intergenic transcripts. Interestingly, Lluteno lncRNAs presents an unusual overall higher expression compared to protein coding genes under exposure to stressed conditions. In total, we identified 1710 putatively responsive to the combined stressed conditions of salt and boron exposure. We also identified a set of 848 stress responsive potential trans natural antisense transcripts (trans-NAT) lncRNAs, which seems to be regulating genes associated with regulation of transcription, response to stress, response to abiotic stimulus and participating of the nicotianamine metabolic process. Reverse transcription-quantitative PCR (RT-qPCR) experiments were performed in a subset of lncRNAs, validating their existence and expression patterns. Our results suggest that a diverse set of maize lncRNAs from leaves and roots is responsive to combined salt and boron stress, being the first effort to identify lncRNAs from a maize landrace adapted to extreme conditions such as the Atacama Desert. The information generated is a starting point to understand the genomic adaptabilities suffered by this maize to surpass this extremely stressed environment. Los ARN no codificantes largos (lncRNA) se han definido como transcritos de más de 200 nucleótidos, que carecen de un potencial significativo de codificación de proteínas y poseen funciones críticas en diversos procesos celulares. Los ARN largos no codificantes se han caracterizado funcionalmente recientemente en los mecanismos de respuesta al estrés de las plantas. En el presente estudio, realizamos una identificación exhaustiva de lncRNAs en respuesta al estrés combinado inducido por la salinidad y el exceso de boro en el maíz Lluteno, una variedad nativa de maíz tolerante del desierto de Atacama, Chile. Utilizamos secuenciación profunda de ARN para identificar un conjunto de 48.345 lncRNA diferentes, de los cuales 28.012 (58,1 %) se conservan con otros tipos de maíz (B73, Mo17 o Palomero), y el 41,9% restante pertenece a transcritos de lncRNA potencialmente exclusivos de Lluteno. Según la secuencia del genoma de referencia del maíz B73, la mayoría de los lncRNAs de Lluteno corresponden a transcritos intergénicos. Curiosamente, los lncRNAs de Lluteno presentan una expresión general más alta inusual en comparación con los genes que codifican proteínas bajo exposición a condiciones de estrés. En total, identificamos 1710 supuestamente sensibles a las condiciones estresadas combinadas de exposición a sal y boro. También identificamos un conjunto de 848 transcritos antisentido transnaturales potenciales sensibles al estrés (trans-NAT) lncRNA, que parecen estar regulando genes asociados con la regulación de la transcripción, la respuesta al estrés, la respuesta al estímulo abiótico y la participación en el proceso metabólico de la nicotianamina. Se realizaron experimentos de PCR cuantitativa con transcripción inversa (RT-qPCR) en un subconjunto de lncRNA, validando su existencia y patrones de expresión. Nuestros resultados sugieren que un conjunto diverso de lncRNA de maíz de hojas y raíces responde al estrés combinado de sal y boro, siendo el primer esfuerzo para identificar lncRNA de una variedad local de maíz adaptada a condiciones extremas como el desierto de Atacama. La información generada es un punto de partida para comprender las adaptaciones genómicas que sufre este maíz para superar este ambiente extremadamente estresado.