Glutaredoxin regulation of primary root growth confers early drought stress tolerance in pearl millet

Carla de la Fuente; Alexandre Grondin; Bassirou Sine; Marilyne Debieu; Christophe Belin; Amir Hajjarpoor; Jonathan A Atkinson; Sixtine Passot; Marine Salson; Julie Orjuela; Christine Tranchant-Dubreuil; Jean-Rémy Brossier; Maxime Steffen; Charlotte Morgado; Hang Ngan Dinh; Bipin K Pandey; Julie Darmau; Antony Champion; Anne- Sophie Petitot; Celia Barrachina; Marine Pratlong; Thibault Mounier; Princia Aurore Nakombo-Gbassault; Pascal Gantet; Prakash Gangashetty; Yann Guédon; Vincent Vadez; Jean-Philippe Reichheld; Malcolm J Bennett; Ndjido Ardo Kane; Soazig Guyomarc’h; Darren M Wells; Yves Vigouroux; Laurent Laplaze

doi:10.7554/eLife.86169

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Glutaredoxin regulation of primary root growth confers early drought stress tolerance in pearl millet

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Glutaredoxin regulation of primary root growth confers early drought stress tolerance in pearl millet

Carla de la Fuente, Alexandre Grondin, Bassirou Sine, Marilyne Debieu, Christophe Belin, Amir Hajjarpoor, Jonathan A Atkinson, Sixtine Passot, Marine Salson, Julie Orjuela, …

eLife, Vol.12

2024

DOI: https://doi.org/10.7554/eLife.86169

PMCID: PMC10945517

PMID: 38294329

Résumé

A. thaliana

GWAS

stress pattern

root meristem

redox

plant biology

pearl millet

cell elongation

A. thaliana

Seedling root traits impact plant establishment under challenging environments. Pearl millet is one of the most heat and drought tolerant cereal crops that provides a vital food source across the sub-Saharan Sahel region. Pearl millet’s early root system features a single fast-growing primary root which we hypothesize is an adaptation to the Sahelian climate. Using crop modelling, we demonstrate that early drought stress is an important constraint in agrosystems in the Sahel where pearl millet was domesticated. Furthermore, we show that increased pearl millet primary root growth is correlated with increased early water stress tolerance in field conditions. Genetics including GWAS and QTL approaches identify genomic regions controlling this key root trait. Combining gene expression data, re-sequencing and re- annotation of one of these genomic regions identified a glutaredoxin-encoding gene PgGRXC9 as the candidate stress resilience root growth regulator. Functional characterization of its closest Arabidopsis homolog AtROXY19 revealed a novel role for this glutaredoxin (GRX) gene clade in regulating cell elongation. In summary, our study suggests a conserved function for GRX genes in conferring root cell elongation and enhancing resilience of pearl millet to its Sahelian environment.

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Détails

Titre: Glutaredoxin regulation of primary root growth confers early drought stress tolerance in pearl millet
Créateurs - sans rôle: Carla de la Fuente - Université de Montpellier, Diversité, Adaptation et Développement des plantes - DIADE
Alexandre Grondin - Université de Montpellier, Diversité, Adaptation et Développement des plantes - DIADE
Bassirou Sine - UMR Botanique et Modélisation de l’Architecture des Plantes et des végétations
Marilyne Debieu - Université de Montpellier, Diversité, Adaptation et Développement des plantes - DIADE
Christophe Belin - Centre d'Etude Regional pour l'Amelioration de l'Adaptation a la Secheresse
Amir Hajjarpoor - Université de Montpellier, Diversité, Adaptation et Développement des plantes - DIADE
Jonathan A Atkinson - University of Nottingham
Sixtine Passot - Université de Montpellier, Diversité, Adaptation et Développement des plantes - DIADE
Marine Salson - Université de Montpellier, Diversité, Adaptation et Développement des plantes - DIADE
Julie Orjuela - Université de Montpellier, Diversité, Adaptation et Développement des plantes - DIADE
Christine Tranchant-Dubreuil - Université de Montpellier, Diversité, Adaptation et Développement des plantes - DIADE
Jean-Rémy Brossier - Université de Montpellier, Diversité, Adaptation et Développement des plantes - DIADE
Maxime Steffen - Université de Montpellier, Diversité, Adaptation et Développement des plantes - DIADE
Charlotte Morgado - Université de Montpellier, Diversité, Adaptation et Développement des plantes - DIADE
Hang Ngan Dinh - Université de Montpellier, Diversité, Adaptation et Développement des plantes - DIADE
Bipin K Pandey - International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics
Julie Darmau - Université de Montpellier, Diversité, Adaptation et Développement des plantes - DIADE
Antony Champion - Université de Montpellier, Diversité, Adaptation et Développement des plantes - DIADE
Anne- Sophie Petitot - Université de Montpellier, Diversité, Adaptation et Développement des plantes - DIADE
Celia Barrachina - University of Nottingham
Marine Pratlong - Centre d'Etude Regional pour l'Amelioration de l'Adaptation a la Secheresse
Thibault Mounier - UMR Botanique et Modélisation de l’Architecture des Plantes et des végétations
Princia Aurore Nakombo-Gbassault - Université de Montpellier, Diversité, Adaptation et Développement des plantes - DIADE
Pascal Gantet - Université de Montpellier, Diversité, Adaptation et Développement des plantes - DIADE
Prakash Gangashetty - Centre National de la Recherche Scientifique
Yann Guédon - Université de Montpellier, Institut Amélioration Génétique & Adaptation des Plantes méditerranéennes & tropicales-AGAP
Vincent Vadez - Université de Montpellier, Diversité, Adaptation et Développement des plantes - DIADE
Jean-Philippe Reichheld - Laboratoire Génome et Développement des Plantes
Malcolm J Bennett - Centre National de la Recherche Scientifique
Ndjido Ardo Kane - Centre d'Etude Regional pour l'Amelioration de l'Adaptation a la Secheresse
Soazig Guyomarc’h - Université de Montpellier, Diversité, Adaptation et Développement des plantes - DIADE
Darren M Wells - LMI Adaptation des Plantes et Microorganismes Associés aux Stress Environnementaux
Yves Vigouroux - Université de Montpellier, Diversité, Adaptation et Développement des plantes - DIADE
Laurent Laplaze - Université de Montpellier, Diversité, Adaptation et Développement des plantes - DIADE
Détails de publication: eLife, Vol.12
Note de subvention: This work was supported by the French Institute for Sustainable Development (IRD), the French Ministry for Research and Higher Education (PhD grant to SP), the Agence National pour la Recherche (RootAdapt grant n° ANR-17- CE20-0022 to LL), the Agropolis Fondation (NewPearl grant n° AF 1301-015 in the frame of the CERES initiative and ValoRoot grant n° 2202-002 to LL and Flagship Project CalClim grant n° 1802-002 to JPR) as part of the 'Investissement d'avenir' (ANR-10-LABX-0001), under the frame ofI-SITE MUSE (ANR-16-IDEX-0006), by the Fondazione Cariplo (n° FC 2013-0891) and by the CGIAR Research Programme on Grain Legumes and Dryland Cereals (GLDC). Financial support by the Access to Research Infrastructures activity in the Horizon 2020 Programme of the EU (EPPN2020 Grant Agreement 731013) is gratefully acknowledged. The authors acknowledge support from the iTrop High-performance computing platform (member of the South Green Platform) at Montpellier.
Identifiants: 99153027209311
Unité académique: Institut Amélioration Génétique & Adaptation des Plantes méditerranéennes & tropicales-AGAP; Diversité, Adaptation et Développement des plantes - DIADE; Institut de Génomique Fonctionnelle - IGF; BioCampus Montpellier - BCM
Langue: English
Type de ressource: Journal article
Champs locaux: hal-04114234