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A systems biology view of wood formation in Eucalyptus grandis trees submitted to different potassium and water regimes

Authors :
Mônica T. Veneziano Labate
Fabien Mounet
Marie Morel
Jacqueline Grima-Pettenati
Marie Denis
Raphael Ployet
Mathias Christina
Jean-Paul Laclau
Gilles Chaix
Thais Regiani Cataldi
Carlos Alberto Labate
Mario Tomazello Filho
Bénédicte Favreau
Hélène San Clemente
Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales (LRSV)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
Interactions Sol Plante Atmosphère (ISPA)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Supérieure des Sciences Agronomiques de Bordeaux-Aquitaine (Bordeaux Sciences Agro)
Auteur indépendant
Aide à la Décision pour une Médecine Personnalisé - Laboratoire de Biostatistique, Epidémiologie et Recherche Clinique - EA 2415 (AIDMP)
Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)
Amélioration génétique et adaptation des plantes méditerranéennes et tropicales (UMR AGAP)
Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)
University of São Paulo
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Interactions Sol Plante Atmosphère (UMR ISPA)
Université Montpellier 1 (UM1)-Université de Montpellier (UM)
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)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)
Régulation et Dynamique de la Formation du Bois
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Ecofor
Allenvi
French National Research Infrastructure ANAEE-F
Centre National pour la Recherche Scientifique (CNRS)
French Laboratory of Excellence project 'TULIP' : ANR-10-LABX-41, ANR-11-IDEX-0002-02
Agropolis Fondation : 1203-003, ANR-10-LABX-372 0001-01
CAPES : 017/13
CNPq : 444793/2014-3, 014/2012
FAPESP : 2013/25642-5
Ministere de l'Education Nationale, de l'Enseignement Superieur et de la Recherche
ANR-11-IDEX-0002,UNITI,Université Fédérale de Toulouse(2011)
ANR-10-LABX-0001,AGRO,Agricultural Sciences for sustainable Development(2010)
Source :
New Phytologist, New Phytologist, Wiley, 2019, 223 (2), pp.766-782. ⟨10.1111/nph.15802⟩, Repositório Institucional da USP (Biblioteca Digital da Produção Intelectual), Universidade de São Paulo (USP), instacron:USP
Publication Year :
2019
Publisher :
HAL CCSD, 2019.

Abstract

International audience; Wood production in fast-growing Eucalyptus grandis trees is highly dependent on both potassium (K) fertilization and water availability but the molecular processes underlying wood formation in response to the combined effects of these two limiting factors remain unknown. E. grandis trees were submitted to four combinations of K-fertilization and water supply. Weighted gene co-expression network analysis and MixOmics-based co-regulation networks were used to integrate xylem transcriptome, metabolome and complex wood traits. Func- tional characterization of a candidate gene was performed in transgenic E. grandis hairy roots. This integrated network-based approach enabled us to identify meaningful biological pro- cesses and regulators impacted by K-fertilization and/or water limitation. It revealed that modules of co-regulated genes and metabolites strongly correlated to wood complex traits are in the heart of a complex trade-off between biomass production and stress responses. Nested in these modules, potential new cell-wall regulators were identified, as further con- firmed by the functional characterization of EgMYB137. These findings provide new insights into the regulatory mechanisms of wood formation under stressful conditions, pointing out both known and new regulators co-opted by K-fertilization and/or water limitation that may potentially promote adaptive wood traits.

Details

Language :
English
ISSN :
0028646X and 14698137
Database :
OpenAIRE
Journal :
New Phytologist, New Phytologist, Wiley, 2019, 223 (2), pp.766-782. ⟨10.1111/nph.15802⟩, Repositório Institucional da USP (Biblioteca Digital da Produção Intelectual), Universidade de São Paulo (USP), instacron:USP
Accession number :
edsair.doi.dedup.....701679f9f6826bd553606f1a79eff689
Full Text :
https://doi.org/10.1111/nph.15802⟩