Down Regulation and Loss of Auxin Response Factor 4 Function Using CRISPR/Cas9 Alters Plant Growth, Stomatal Function and Improves Tomato Tolerance to Salinity and Osmotic Stress

脱落酸 渗透性休克 生长素 生物 盐度 细胞生物学 拟南芥 分解代谢 植物生理学 渗透压 植物 生物化学 基因 园艺 突变体 新陈代谢 生态学
作者
Sarah Bouzroud,Karla Gasparini,Guojian Hu,Maria Antônia Machado Barbosa,Bruno Luan Rosa,Mouna Fahr,Najib Bendaou,Mondher Bouzayen,Agustín Zsögön,Abdelaziz Smouni,Mohamed Zouine
出处
期刊:Genes [MDPI AG]
卷期号:11 (3): 272-272 被引量:115
标识
DOI:10.3390/genes11030272
摘要

Auxin controls multiple aspects of plant growth and development. However, its role in stress responses remains poorly understood. Auxin acts on the transcriptional regulation of target genes, mainly through Auxin Response Factors (ARF). This study focuses on the involvement of SlARF4 in tomato tolerance to salinity and osmotic stress. Using a reverse genetic approach, we found that the antisense down-regulation of SlARF4 promotes root development and density, increases soluble sugars content and maintains chlorophyll content at high levels under stress conditions. Furthermore, ARF4-as displayed higher tolerance to salt and osmotic stress through reduced stomatal conductance coupled with increased leaf relative water content and Abscisic acid (ABA) content under normal and stressful conditions. This increase in ABA content was correlated with the activation of ABA biosynthesis genes and the repression of ABA catabolism genes. Cu/ZnSOD and mdhar genes were up-regulated in ARF4-as plants which can result in a better tolerance to salt and osmotic stress. A CRISPR/Cas9 induced SlARF4 mutant showed similar growth and stomatal responses as ARF4-as plants, which suggest that arf4-cr can tolerate salt and osmotic stresses. Our data support the involvement of ARF4 as a key factor in tomato tolerance to salt and osmotic stresses and confirm the use of CRISPR technology as an efficient tool for functional reverse genetics studies.

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