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Transcriptome profiling of laser-captured crown root primordia reveals new pathways activated during early stages of crown root formation in rice

Authors :
Jérémy Lavarenne
Mathieu Gonin
Antony Champion
Marie Javelle
Hélène Adam
Jacques Rouster
Geneviève Conejéro
Marc Lartaud
Jean-Luc Verdeil
Laurent Laplaze
Christophe Sallaud
Mikael Lucas
Pascal Gantet
Diversité, adaptation, développement des plantes (UMR DIADE)
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])
Limagrain Centre de Recherche – Route d’Ennezat – 63720 Chappes, France
Amélioration génétique et adaptation des plantes méditerranéennes et tropicales (UMR AGAP)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-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)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Plateforme d'histocytologie et d'imagerie cellulaire végétale (PHIV)
Biochimie et Physiologie Moléculaire des Plantes (BPMP)
Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)
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Département Systèmes Biologiques (Cirad-BIOS)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)
CIFRE fellowship from the Association Nationale de la Recherche Technologique, France (2015/0195)
CGIAR
Limagrain
ANR-10-LABX-0001,AGRO,Agricultural Sciences for sustainable Development(2010)
ANR-17-CE20-0028,MASTEROOT,Détermination de gènes régulateurs maîtres du développement des racines coronaires pour l'ingénierie de la tolérance au déficit hydrique des céréales.(2017)
ANR-10-INBS-0004,France-BioImaging,Développment d'une infrastructure française distribuée coordonnée(2010)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro - 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)
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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 de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro - Montpellier SupAgro
Source :
PLoS ONE, PLoS ONE, Public Library of Science, 2020, 15 (11), ⟨10.1371/journal.pone.0238736⟩, PloS One, PLoS ONE, 2020, 15 (11), ⟨10.1371/journal.pone.0238736⟩, PLoS ONE, Vol 15, Iss 11, p e0238736 (2020)
Publication Year :
2020
Publisher :
Public Library of Science, 2020.

Abstract

International audience; Crown roots constitute the main part of the rice root system. Several key genes involved in crown root initiation and development have been identified by functional genomics approaches. Nevertheless, these approaches are impaired by functional redundancy and mutant lethality. To overcome these limitations, organ targeted transcriptome analysis can help to identify genes involved in crown root formation and early development. In this study, we generated an atlas of genes expressed in developing crown root primordia in comparison with adjacent stem cortical tissue at three different developmental stages before emergence, using laser capture microdissection. We identified 3975 genes differentially expressed in crown root primordia. About 30% of them were expressed at the three developmental stages, whereas 10.5%, 19.5% and 12.8% were specifically expressed at the early, intermediate and late stages, respectively. Sorting them by functional ontology highlighted an active transcriptional switch during the process of crown root primordia formation. Crossanalysis with other rice root development-related datasets revealed genes encoding transcription factors, chromatin remodeling factors, peptide growth factors, and cell wall remodeling enzymes that are likely to play a key role during crown root primordia formation. This atlas constitutes an open primary data resource for further studies on the regulation of crown root initiation and development.

Details

Language :
English
ISSN :
19326203
Volume :
15
Issue :
11
Database :
OpenAIRE
Journal :
PLoS ONE
Accession number :
edsair.pmid.dedup....745bf66422dc6f4ca14323228f1b39ab