Transcriptional analyses of two soybean cultivars under salt stress

Abstract

Soybean is an economically important plant, and its production is afected in soils with high salinity levels. It is important to understand the adaptive mechanisms through which plants overcome this kind of stress and to identify potential genes for improving abiotic stress tolerance. RNA-Seq data of two Glycine max cultivars, a drought-sensitive (C08) and a tolerant (Conquista), subjected to diferent periods of salt stress were analyzed. The transcript expression profle was obtained using a transcriptogram approach, comparing both cultivars and diferent times of treatment. After 4 h of salt stress, Conquista cultivar had 1400 diferentially expressed genes, 647 induced and 753 repressed. Comparative expression revealed that 719 genes share the same pattern of induction or repression between both cultivars. Among them, 393 genes were up- and 326 down-regulated. Salt stress also modifed the expression of 54 isoforms of miRNAs in Conquista, by the maturation of 39 different pre-miRNAs. The predicted targets for 12 of those mature miRNAs also have matches with 15 diferentially expressed genes from our analyses. We found genes involved in important pathways related to stress adaptation. Genes from both ABA and BR signaling pathways were modulated, with possible crosstalk between them, and with a likely post-transcriptional regulation by miRNAs. Genes related to ethylene biosynthesis, DNA repair, and plastid translation process were those that could be regulated by miRNA.

La soja es una planta de importancia económica, y su producción se ve afectada en suelos con altos niveles de salinidad. Es importante comprender los mecanismos adaptativos a través de los cuales las plantas superan este tipo de estrés e identificar genes potenciales para mejorar la tolerancia al estrés abiótico. Se analizaron los datos de RNA-Seq de dos cultivares de Glycine max, uno sensible a la sequía (C08) y otro tolerante (Conquista), sometidos a diferentes periodos de estrés salino. El perfil de expresión de los transcritos se obtuvo utilizando un enfoque de transcriptograma, comparando ambos cultivares y diferentes tiempos de tratamiento. Tras 4 h de estrés salino, el cultivar Conquista tenía 1400 genes expresados diferencialmente, 647 inducidos y 753 reprimidos. La expresión comparativa reveló que 719 genes comparten el mismo patrón de inducción o represión entre ambos cultivares. Entre ellos, 393 genes fueron regulados al alza y 326 a la baja. El estrés salino también modificó la expresión de 54 isoformas de miRNAs en Conquista, mediante la maduración de 39 pre-miRNAs diferentes. Las dianas predichas para 12 de esos miRNAs maduros también coinciden con 15 genes expresados diferencialmente en nuestros análisis. Encontramos genes implicados en importantes vías relacionadas con la adaptación al estrés. Se modularon genes de las vías de señalización de ABA y BR, con una posible interrelación entre ellas, y con una probable regulación post-transcripcional por miRNAs. Los genes relacionados con la biosíntesis de etileno, la reparación del ADN y el proceso de traducción plastidial fueron los que podrían estar regulados por miRNA.