SbbHLH85, a bHLH member, modulates resilience to salt stress by regulating root hair growth in sorghum

• DOI: 10.1007/s00122-021-03960-6
• Publication Date: 2021-10-11T10:05:01Z
• Authors: Yushuang Song; Simin Li; Yi Sui; Hongxiang Zheng; Guoliang Han; Xi Sun; Wenjing Yang; Hailian Wang; Kunyang Zhuang; Fanying Kong; Qingwei Meng; Na Sui
• Keywords: 0301 basic medicine; Cell biology; Two-hybrid screening; Plant Science; Plant Roots; Salt Stress; Gene; Molecular Mechanisms of Plant Development and Regulation; Agricultural and Biological Sciences; 03 medical and health sciences; Basic Helix-Loop-Helix Transcription Factors; Genetics; Phosphate Transport Proteins; Bimolecular fluorescence complementation; Cloning, Molecular; Molecular Responses to Abiotic Stress in Plants; Biology; Sorghum; Plant Proteins; 2. Zero hunger; Ecology; Gene Expression Profiling; Helix-Loop-Helix Motifs; Sodium; Botany; Life Sciences; Plant Nutrient Uptake and Signaling Pathways; Salt Tolerance; Plants, Genetically Modified; Root hair; Yeast; FOS: Biological sciences; Transcription factor; Signal Transduction

تلعب بروتينات عائلة bHLH دورًا مهمًا في الاستجابة للإجهاد النباتي. ومع ذلك، فإن الآلية الجزيئية التي تنظم استجابة الملح لـ BHLH غير معروفة إلى حد كبير. هدفت هذه الدراسة إلى التحقيق في وظيفة وآلية تنظيم الذرة البيضاء الحلوة SbbHLH85 أثناء إجهاد الملح. أظهرت النتائج أن SbbHLH85 كان مختلفًا عن نظائره في الأنواع الأخرى. أيضًا، كان عامل نسخ BHLH غير نمطي جديد وجينًا رئيسيًا لتطور الجذور في الذرة الرفيعة الحلوة. أدى التعبير المفرط عن SbbHLH85 إلى زيادة كبيرة في عدد وطول شعيرات الجذر عبر مسارات إشارات ABA و auxin، مما زاد من امتصاص Na+. وبالتالي، يلعب SbbHLH85 دورًا تنظيميًا سلبيًا في تحمل الملح للذرة الرفيعة. حددنا شريكًا تفاعليًا محتملاً لـ SbbHLH85، والذي كان مرافقًا لناقل الفوسفات PHF1 وقام بتعديل توزيع الفوسفات، من خلال فحص مكتبة الخميرة الهجينة. أكدت كل من تجارب الخميرة ثنائية الهجين و BiFC التفاعل بين SbbHLH85 و PHF1. أدى التعبير المفرط عن SbbHLH85 إلى انخفاض في التعبير عن PHF1 وكذلك محتوى Pi. بناءً على هذه النتائج، اقترحنا أن الزيادة في محتوى الصوديوم وانخفاض محتوى باي أدى إلى حساسية الملح للذرة الرفيعة المعدلة وراثيًا.<br/>las proteínas de la familia bHLH desempeñan un papel importante en la respuesta al estrés de las plantas. Sin embargo, el mecanismo molecular que regula la respuesta salina de la bHLH es en gran parte desconocido. Este estudio tuvo como objetivo investigar la función y el mecanismo de regulación del sorgo dulce SbbHLH85 durante el estrés salino. Los resultados mostraron que SbbHLH85 era diferente de sus homólogos en otras especies. Además, era un nuevo factor de transcripción atípico de bHLH y un gen clave para el desarrollo de la raíz en el sorgo dulce. La sobreexpresión de SbbHLH85 resultó en un aumento significativo del número y la longitud de los pelos de la raíz a través de las vías de señalización de ABA y auxina, aumentando la absorción de Na+. Por lo tanto, SbbHLH85 desempeña un papel regulador negativo en la tolerancia a la sal del sorgo. Identificamos un posible compañero de interacción de SbbHLH85, que era la chaperona transportadora de fosfato PHF1 y modulaba la distribución de fosfato, mediante el cribado de una biblioteca de dos híbridos de levadura. Tanto los experimentos de dos híbridos de levadura como los de BiFC confirmaron la interacción entre SbbHLH85 y PHF1. La sobreexpresión de SbbHLH85 condujo a una disminución en la expresión de PHF1, así como en el contenido de Pi. Con base en estos resultados, sugerimos que el aumento en el contenido de Na+ y la disminución en el contenido de Pi dieron como resultado la sensibilidad a la sal del sorgo transgénico.<br/>bHLH family proteins play an important role in plant stress response. However, the molecular mechanism regulating the salt response of bHLH is largely unknown. This study aimed to investigate the function and regulating mechanism of the sweet sorghum SbbHLH85 during salt stress. The results showed that SbbHLH85 was different from its homologs in other species. Also, it was a new atypical bHLH transcription factor and a key gene for root development in sweet sorghum. The overexpression of SbbHLH85 resulted in significantly increased number and length of root hairs via ABA and auxin signaling pathways, increasing the absorption of Na+. Thus, SbbHLH85 plays a negative regulatory role in the salt tolerance of sorghum. We identified a potential interaction partner of SbbHLH85, which was phosphate transporter chaperone PHF1 and modulated the distribution of phosphate, through screening a yeast two-hybrid library. Both yeast two-hybrid and BiFC experiments confirmed the interaction between SbbHLH85 and PHF1. The overexpression of SbbHLH85 led to a decrease in the expression of PHF1 as well as the content of Pi. Based on these results, we suggested that the increase in the Na+ content and the decrease in the Pi content resulted in the salt sensitivity of transgenic sorghum.<br/>les protéines de la famille bHLH jouent un rôle important dans la réponse au stress des plantes. Cependant, le mécanisme moléculaire régulant la réponse saline de la bHLH est largement inconnu. Cette étude visait à étudier la fonction et le mécanisme de régulation du sorgho doux SbbHLH85 pendant le stress salin. Les résultats ont montré que SbbHLH85 était différent de ses homologues chez d'autres espèces. En outre, il s'agissait d'un nouveau facteur de transcription atypique de la bHLH et d'un gène clé pour le développement des racines dans le sorgho doux. La surexpression de SbbHLH85 a entraîné une augmentation significative du nombre et de la longueur des poils racinaires via les voies de signalisation ABA et auxine, augmentant l'absorption de Na+. Ainsi, SbbHLH85 joue un rôle régulateur négatif dans la tolérance au sel du sorgho. Nous avons identifié un partenaire d'interaction potentiel de SbbHLH85, qui était le transporteur de phosphate chaperone PHF1 et qui a modulé la distribution du phosphate, en criblant une bibliothèque de levures à deux hybrides. Les expériences sur deux hybrides de levure et sur BiFC ont confirmé l'interaction entre SbbHLH85 et PHF1. La surexpression de SbbHLH85 a entraîné une diminution de l'expression de PHF1 ainsi que de la teneur en Pi. Sur la base de ces résultats, nous avons suggéré que l'augmentation de la teneur en Na+ et la diminution de la teneur en Pi ont entraîné la sensibilité au sel du sorgho transgénique.<br/>