TN
Thu‐Phuong Nguyen
Author with expertise in Molecular Mechanisms of Photosynthesis and Photoprotection
Achievements
Open Access Advocate
Cited Author
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
4
(50% Open Access)
Cited by:
11
h-index:
6
/
i10-index:
6
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
1

Cell wall extensin arabinosylation is required for root directional response to salinity

Yutao Zou et al.Jun 24, 2022
Abstract Soil salinity is a major contributor to crop yield losses. To improve our understanding of root responses to salinity, we developed and exploit here a real-time salt-induced tilting assay (SITA). This method follows root growth upon both gravitropic and salt challenges, revealing that root bending upon tilting is modulated by salinity, but not by osmotic stress. Next, this salt-specific response was measured in 345 natural Arabidopsis accessions and we discovered a genetic locus, encoding for the cell-wall modifying enzyme EXTENSIN ARABINOSE DEFICIENT TRANSFERASE (ExAD), to be associated with root bending in salt. Extensins are a class of structural cell wall glycoproteins [hydroxyproline-rich glycoproteins (HRGPs)] which are post-translationally modified by O-glycosylation mostly in the form of hydroxyproline (Hyp)-arabinosylation. We show that salt induces ExAD-dependent Hyp-arabinosylation, influencing root bending responses and cell wall thickness. We report that roots of exad mutants, which lack extensin Hyp-Araf 4 modifications, display increased root epidermal cell wall thickness and porosity and altered gravitropic root bending in salt, as well as a reduced salt avoidance response. Our results suggest that extensin modification via Hyp-arabinosylation represents a novel salt-specific cellular process that is required for the directional response of roots exposed to salinity.
1
Paper
Citation10
0
Save
0

The dimorphic diaspore modelAethionema arabicum(Brassicaceae): Distinct molecular and morphological control of responses to parental and germination temperatures

Jake Chandler et al.Dec 16, 2023
Abstract Plants in habitats with unpredictable conditions are often characterized by diversifying their bet-hedging strategies that ensure fitness over a wider range of variable environmental factors. A striking example is the diaspore (seed and fruit) heteromorphism that evolved to maximize species survival in Aethionema arabicum (Brassicaceae) in which external and endogenous triggers allow the production of two distinct diaspores on the same plant. Using this dimorphic diaspore model, we identified contrasting molecular, biophysical, and ecophysiological mechanisms in the germination responses to different temperatures of the mucilaginous seeds (M + seed morphs), the dispersed indehiscent fruits (IND fruit morphs), and the bare non-mucilaginous M − seeds obtained by pericarp (fruit coat) removal from IND fruits. Large-scale comparative transcriptome and hormone analyses of M + seeds, IND fruits, and M − seeds provided comprehensive datasets for their distinct thermal responses. Morph-specific differences in co-expressed gene modules in seeds, as well as seed and pericarp hormone contents identified a role of the IND pericarp in imposing coat dormancy by generating hypoxia affecting ABA sensitivity. This involved expression of morph-specific transcription factors, hypoxia response and cell wall-remodeling genes, as well as altered abscisic acid (ABA) metabolism, transport, and signaling. Parental temperature affected ABA contents and ABA-related gene expression and altered IND pericarp biomechanical properties. Elucidating the molecular framework underlying the diaspore heteromorphism can provide insight into developmental responses to globally changing temperatures. IN A NUTSHELL Background Heteromorphic diaspores (fruits and seeds) are an adaptive bet-hedging strategy to ensure survival in spatiotemporally variable environments. The stone cress Aethionema arabicum , an annual plant native to semi-arid habitats in Anatolia (Turkey), one of the world’s hotspots of biodiversity. It is a close relative of Arabidopsis, rapeseed, cabbage and other Brassica crops, but in contrast to these Ae. arabicum disperses two distinct diaspores from the same plant. These dimorphic diaspores are the mucilaginous seeds (dispersed by pod shatter) and indehiscent fruits (dispersed by abscission). The wing-like pericarp (fruit coat) of the single-seeded indehiscent fruit allows wind dispersal over large distances. The amounts and ratios of the dimorphic diaspores are variable and depend on the environmental conditions. The dimorphic diaspores differ in morphology, dormancy and germination properties and thereby make Ae. arabicum an excellent model for the comparative investigation of the underpinning molecular mechanisms. Question We asked how temperature during fruit and seed formation and during seed germination affect dormancy release and germination speed, and how the morphology, hormonal regulation, and the expression of genes differ between the dimorphic diaspores. Findings Large-scale comparative transcriptome and hormone analyses of the mucilaginous seeds and the indehiscent fruits, as well as the seeds artificially extracted from indehiscent fruits by pericarp (fruit coat) removal, provided comprehensive datasets for their distinct thermal responses. Material obtained from plants grown at different temperatures during reproduction was imbibed at different temperatures for germination. This altered the abscisic acid (ABA) metabolism and the pericarp biomechanical properties. Diaspore-specific differences in response to distinct imbibition temperatures identified distinct gene expression patterns in seeds, distinct seed and pericarp hormone contents, and a role of the pericarp in generating hypoxia inside the fruit and imposing coat dormancy. This revealed distinct combinations of specific transcription factors, hypoxia responses and cell wall-remodeling genes, as well as altered signaling pathway genes. Next steps Our large-scale comparative transcriptome datasets are easily and publicly accessible via the Aethionema arabicum web portal ( https://plantcode.cup.uni-freiburg.de/aetar_db/index.php ). We plan to expand this by future work on seedlings derived from the dimorphic diaspores, by comparing different Ae. arabicum genotypes, and by studying responses to specific stresses. Understanding the molecular basis of this fascinating example of developmental diversity and plasticity and its regulation by temperature is expected to add insight how plants respond to changing environmental conditions.
0
Citation1
0
Save
0

Functional copy number variation in SQUALENE EPOXIDASE-LIKE genes affects photosystem II efficiency in Arabidopsis

Roel Bezouw et al.Jan 1, 2023
In this study, we found a single quantitative trait locus for photosystem II efficiency (ΦPSII) in the Arabidopsis Ler-0 x Col-0 recombinant inbred line population. This locus on chromosome 5 is caused by genetic variation in a cluster of tandemly repeated SQUALENE EPOXIDASE-LIKE (SQE-like) genes, with unknown function. We show the QTL is caused by variation in the SQE5, SQE6 and SQE7 genes affecting ΦPSII in a dose-dependent manner, due to a combination of functional copies. Col-0 carries only one functional copy, SQE5, while Ler-0 carries functional copies of SQE6 and SQE7. Overexpression of a functional copy of SQE6 enhances ΦPSII to exceed that of the Ler-0 parent in Arabidopsis, but does not affect ΦPSII in tobacco. Phylogenetic analysis of the SQE and SQE-likes in 135 plant species revealed that the SQE-likes are evolutionary confined to two sister families, the Cleomaceae and Brassicaceae, and diversified independently. The tandem cluster of four SQE-like genes in Arabidopsis is likely the result of two recent gene duplication events, one generating SQE5 from SQE4, the next one generating SQE6 and SQE7 from SQE5. The involvement of SQE-like genes in photosynthesis will open up new avenues to determine the function of these novel genes.
0

Genome improvement and genetic map construction for Aethionema arabicum, the first divergent branch in the Brassicaceae family

Thu‐Phuong Nguyen et al.Jun 6, 2019
Background: The genus Aethionema is a sister-group to the core-group of the Brassicaceae family that includes Arabidopsis thaliana and the Brassica crops. Thus, Aethionema is phylogenetically well-placed for the investigation and understanding of genome and trait evolution across the family. We aimed to improve the quality of the reference genome draft version of the annual species Aethionema arabicum . Secondly, we constructed the first Ae. arabicum genetic map. The improved reference genome and genetic map enabled the development of each other. Results: We started with the initially published genome (version 2.5). PacBio and MinION sequencing together with genetic map v2.5 were incorporated to produce the new reference genome v3.0. The improved genome contains 203 MB of sequence, with approximately 94% of the assembly made up of called bases, assembled into 2,883 scaffolds. The N50 (10.3 MB) represents an 80-fold over the initial genome release. We generated a Recombinant Inbred Line (RIL) population that was derived from two ecotypes: Cyprus and Turkey (the reference genotype. Using a Genotyping by Sequencing (GBS) approach, we generated a high-density genetic map with 749 (v2.5) and then 632 SNPs (v3.0) was generated. The genetic map and reference genome were integrated, thus greatly improving the scaffolding of the reference genome into 11 linkage groups. Conclusions: We show that long-read sequencing data and genetics are complementary, resulting in an improved genome assembly in Ae. arabicum . They will facilitate comparative genetic mapping work for the Brassicaceae family and are also valuable resources to investigate wide range of life history traits in Aethionema .