Glutaredoxin regulation of primary root growth is associated with early drought stress tolerance in pearl millet

de la Fuente Carla, Grondin Alexandre, Sine Bassirou, Debieu Maryline, Belin Christophe, Hajjarpoor Amir, Atkinson Jonathan, Passot Sixtine, Salson Marine, Orjuela Julie, Tranchant-Dubreuil Christine, Brossier Jean-Rémy, Steffen Maxime, Morgado Charlotte, Dinh Hang Ngan, Pandey Bipin K., Darmau Julie, Champion Anthony, Petitot Anne-Sophie, Barrachina Célia, Pratlong Marine, Mounier Thibault, Nakombo-Gbassault Princia, Gantet Pascal, Gangashetty Prakash, Guédon Yann, Vadez Vincent, Reichheld Jean-Philippe, Bennett Malcolm J., Kane Ndjido Ardo, Guyomarc'h Soazig, Wells Darren, Vigouroux Yves, Laplaze Laurent. 2023. Glutaredoxin regulation of primary root growth is associated with early drought stress tolerance in pearl millet. eLife, 12:RP86169, 21 p.

Url - jeu de données - Entrepôt autre : https://doi.org/10.5061/dryad.qv9s4mwk2 / Url - jeu de données - Entrepôt autre : https://www.ncbi.nlm.nih.gov/bioproject/PRJNA492967/ / Url - jeu de données - Entrepôt autre : https://www.ncbi.nlm.nih.gov/bioproject/?term=PRJNA769524

Résumé : 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 modeling, 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 genome-wide association study and quantitative trait loci (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.

Mots-clés Agrovoc : Cenchrus americanus, système racinaire, locus des caractères quantitatifs, croissance, amélioration des plantes, stress dû à la sécheresse, génome, phénotype, résistance à la sécheresse, racine, adaptation aux changements climatiques, tolérance à la sécheresse

Mots-clés géographiques Agrovoc : Sahel, Sénégal, Afrique occidentale

Mots-clés libres : Glutaredoxin, Primary root growth, Pearl millet, Drought stress tolerance

Classification Agris : H50 - Troubles divers des plantes
F62 - Physiologie végétale - Croissance et développement

Champ stratégique Cirad : CTS 4 (2019-) - Santé des plantes, des animaux et des écosystèmes

Agences de financement européennes : European Commission

Agences de financement hors UE : Institut de Recherche pour le Développement, Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche, Agence Nationale de la Recherche, Agropolis Fondation

Programme de financement européen : H2020

Projets sur financement : (FRA) Traits racinaires pour l'adaptation du mil au climat futur en Afrique de l'Ouest, (FRA) Agricultural Sciences for sustainable Development, (FRA) MUSE, (EU) European Plant Phenotyping Network 2020

Auteurs et affiliations

• de la Fuente Carla, Université de Montpellier (FRA)
• Grondin Alexandre, IRD (FRA)
• Sine Bassirou, CERAAS (SEN)
• Debieu Maryline, Université de Montpellier (FRA)
• Belin Christophe, Université de Perpignan (FRA)
• Hajjarpoor Amir, Université de Montpellier (FRA)
• Atkinson Jonathan, University of Nottingham (GBR)
• Passot Sixtine, IRD (FRA)
• Salson Marine, Université de Montpellier (FRA)
• Orjuela Julie, Université de Montpellier (FRA)
• Tranchant-Dubreuil Christine, IRD (FRA)
• Brossier Jean-Rémy, CIRAD-BIOS-UMR DIADE (FRA)
• Steffen Maxime, Université de Montpellier (FRA)
• Morgado Charlotte, Université de Montpellier (FRA)
• Dinh Hang Ngan, Université de Montpellier (FRA)
• Pandey Bipin K., University of Nottingham (GBR)
• Darmau Julie, Université de Montpellier (FRA)
• Champion Anthony, IRD (FRA)
• Petitot Anne-Sophie, IRD (FRA)
• Barrachina Célia, CNRS (FRA)
• Pratlong Marine, CNRS (FRA)
• Mounier Thibault
• Nakombo-Gbassault Princia, Université de Montpellier (FRA)
• Gantet Pascal, Université de Montpellier (FRA)
• Gangashetty Prakash, ICRISAT (NER)
• Guédon Yann, Université de Montpellier (FRA)
• Vadez Vincent, IRD (FRA)
• Reichheld Jean-Philippe, CNRS (FRA)
• Bennett Malcolm J., University of Nottingham (GBR)
• Kane Ndjido Ardo, CERAAS (SEN)
• Guyomarc'h Soazig, Université de Montpellier (FRA)
• Wells Darren, University of Nottingham (GBR)
• Vigouroux Yves, IRD (FRA) - auteur correspondant
• Laplaze Laurent, IRD (FRA) - auteur correspondant

Source : Cirad-Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/608087/)

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