1. Integrative analysis of the late maturation programme and desiccation tolerance mechanisms in intermediate coffee seeds
- Author
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Philippe Lashermes, Julien Serret, Fabienne Morcillo, Thierry Joët, Hervé Etienne, Stéphane Dussert, Aldecinei Bastos-Siqueira, Eveline Déchamp, Valérie Rofidal, Diversité, adaptation, développement des plantes (UMR DIADE), Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad), UMR - Interactions Plantes Microorganismes Environnement (UMR IPME), Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Université de Montpellier (UM)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad), Biochimie et Physiologie Moléculaire des Plantes (BPMP), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), 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), Joët, Thierry, Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud]), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Université de Montpellier (UM)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud]), Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Université de Montpellier (UM)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)
- Subjects
0106 biological sciences ,0301 basic medicine ,Tolérance à la sécheresse ,Somatic embryogenesis ,Aptitude à la conservation ,Physiology ,transformation par agrobacterium ,heat shock protein ,Agrobacterium ,Coffea ,Plant Science ,01 natural sciences ,F30 - Génétique et amélioration des plantes ,Desiccation tolerance ,Transcriptome ,Agrobacterium transformation ,Late embryogenesis abundant proteins ,Plant Growth Regulators ,Maturation ,Expression des gènes ,Heat-Shock Proteins ,Plant Proteins ,2. Zero hunger ,vitesse de maturation ,Vegetal Biology ,dessication ,food and beverages ,Coffea arabica ,intermediate seed ,Plants, Genetically Modified ,heat-shock protein ,Research Papers ,desiccation tolerance ,heat shock factor ,heat-stable proteome ,late embryogenesis abundant proteins ,late maturation ,transcriptome ,Physiologie végétale ,Organisme génétiquement modifié ,Seeds ,Growth and Development ,Fève de café ,Développement biologique ,coffea arabica ,F60 - Physiologie et biochimie végétale ,Recalcitrant seed ,heat-shock factor ,Transformation génétique ,Biology ,03 medical and health sciences ,late-embryogenesis abundant ,Botany ,tolérance au stress abiotique ,[SDV.BV]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology ,Desiccation ,Q60 - Traitement des produits agricoles non alimentaires ,Transcription génique ,15. Life on land ,biology.organism_classification ,Température ,Développement embryonnaire ,Séchage ,030104 developmental biology ,late-embryogenesis abundant protein ,protein ,Biologie végétale ,010606 plant biology & botany ,Transcription Factors - Abstract
Integrative analysis of developing coffee seeds reveals the key cellular, metabolic, and regulatory processes associated with acquisition of desiccation tolerance in intermediate seeds, The ‘intermediate seed’ category was defined in the early 1990s using coffee (Coffea arabica) as a model. In contrast to orthodox seeds, intermediate seeds cannot survive complete drying, which is a major constraint for seed storage and has implications for both biodiversity conservation and agricultural purposes. However, intermediate seeds are considerably more tolerant to drying than recalcitrant seeds, which are highly sensitive to desiccation. To gain insight into the mechanisms governing such differences, changes in desiccation tolerance (DT), hormone contents, and the transcriptome were analysed in developing coffee seeds. Acquisition of DT coincided with a dramatic transcriptional switch characterised by the repression of primary metabolism, photosynthesis, and respiration, and the up-regulation of genes coding for late-embryogenesis abundant (LEA) proteins, heat-shock proteins (HSPs), and antioxidant enzymes. Analysis of the heat-stable proteome in mature coffee seeds confirmed the accumulation of LEA proteins identified at the transcript level. Transcriptome analysis also suggested a major role for ABA and for the transcription factors CaHSFA9, CaDREB2G, CaANAC029, CaPLATZ, and CaDOG-like in DT acquisition. The ability of CaHSFA9 and CaDREB2G to trigger HSP gene transcription was validated by Agrobacterium-mediated transformation of coffee somatic embryos.
- Published
- 2018
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