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Protein farnesylation is involved in nitrogen starvation adaptation in Arabidopsis

Authors :
Léo Bellenger
Eric Ducos
Muriel Feinard-Duranceau
Cécile Vincent-Barbaroux
Arnaud Lanoue
Marianne Unlubayir
Cécile Abdallah
Nathalie Pourtau
Benoit Porcheron
Anne Marmagne
Alexandra Launay-Avon
Christine Paysant Le Roux
Louis-Valentin Méteignier
Olivier Pichon
Christelle Dutilleul
Biomolécules et biotechnologies végétales (BBV EA 2106)
Université de Tours (UT)
Équipe de Recherche Contextes et Acteurs de l'Éducation (ERCAE)
Université d'Orléans (UO)
Laboratoire de Biologie des Ligneux et des Grandes Cultures (LBLGC)
Université d'Orléans (UO)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Ecologie et biologie des interactions (EBI)
Université de Poitiers-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut Jean-Pierre Bourgin (IJPB)
AgroParisTech-Université Paris-Saclay-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Institut des Sciences des Plantes de Paris-Saclay (IPS2 (UMR_9213 / UMR_1403))
Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Plant Health Institute of Montpellier (UMR PHIM)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro Montpellier
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)-Université de Montpellier (UM)
'Enseignement supérieur, de la Recherche et de l’Innovation' French Ministry
Region Centre-Val de Loire (PHD)
ANR-17-EURE-0007,SPS-GSR,Ecole Universitaire de Recherche de Sciences des Plantes de Paris-Saclay(2017)
Source :
Environmental and Experimental Botany, Environmental and Experimental Botany, 2023, 210, pp.105322. ⟨10.1016/j.envexpbot.2023.105322⟩
Publication Year :
2023
Publisher :
Elsevier BV, 2023.

Abstract

International audience; Nitrogen is an important element that controls plant growth and yield. Recently we showed that protein farnesylation is involved in nitrate-driven root architecture organization in Arabidopsis. In this study, we aimed to deeper investigate the role of this post-translational maturation in plant responses to nitrogen, by studying the metabolic and phenotypic adaptations of the era1.8 mutant (enhanced response to abscisic acid 1; i.e. lacking protein farnesylation activity) to various NH4NO3 supplies. WT and era1.8 plants were grown on low-nitrogen substrate supplemented with 0, 2 or 10 mM NH4NO3, and were analyzed for biomass production and carbonand nitrogen-related metabolites. Our results showed that compared to WT, era1.8 developed exacerbated responses to N starvation, i.e. a higher root/shoot ratio, a higher anthocyanins content and a higher carbon/nitrogen ratio. Moreover, transcriptomic analyzes revealed an over-expression of several genes related to nitrogen starvation adaptation in era1.8 and pointed out two genes encoding uncharacterized farnesylated proteins. At 2 and 10 mM NH4NO3, although the era1.8 mutant displayed a higher biomass, its metabolism and gene expression are comparable to that of WT. Overall, our results show that era1.8 develops exacerbated responses to nitrogen starvation with specific metabolic balances, highlighting that protein farnesylation participates to plant adaptation to nitrogen nutritional stress.

Details

ISSN :
00988472
Volume :
210
Database :
OpenAIRE
Journal :
Environmental and Experimental Botany
Accession number :
edsair.doi.dedup.....d1388a910469138b67a22e1b22379873