Análise do papel de OsZIFL2 na homeostase de ferro e manganês em plantas de arroz

Abstract

A família de transportadores ZIF-like (ZIFL) possui 13 membros em arroz, OsZIFL-1 a 13 . Alguns membros desse grupo já foram caracterizados como transportadores de moléculas quelantes de metais, como o ácido desoximugineico (DMA) e nicotianamina (NA). Neste trabalho, nós apresentamos um breve estudo com o mutante perda de função para ZIFL-2 em arroz ( oszifl2 ). Primeiro, foi analisado o ionoma de folhas de plantas selvagem (WT, cv. Nipponbare) e mutantes oszifl2 cultivadas em condições controle. As concentrações de ferro (Fe) e manganês (Mn) são menores nas folhas de plantas oszifl2 , indicando um possível papel de OsZIFL2 na homeostase desses metais. Após, plantas WT e oszifl2 foram cultivadas sob quatro condições distintas, controle, deficiência de Fe, deficiência de Mn e excesso de Mn durante 21 dias. Amostras de raízes e folhas foram coletadas para extração de RNA. Também foram realizadas análises morfológicas. Nós quantificamos a expressão de genes relacionados à homeostase de Fe por RT-qPCR. Além disso, parâmetros de crescimento, como comprimento de raízes e parte aérea e número de folhas foram mensurados. Os resultados morfológicos mostram que plantas oszifl2 apresentam menor comprimento de parte aérea, em comparação com as plantas WT, em situação controle e excesso de Mn. As plantas mutantes também apresentam redução no número de folhas em deficiência de Fe. Análises de RT-qPCR confirmam a regulação de genes associados à estratégia II de captação de Fe em plantas selvagem expostas à deficiência de Fe. Mutantes oszifl2 sinalizam a deficiência de Fe, através da regulação de IRO2 , porém não induzem a expressão de genes envolvidos com a captação de Fe, mostrando que OsZIFL2 têm um papel importante neste processo.

The ZIF-like (ZIFL) family of transporters has 13 members in rice named OsZIFL-1 to 13. Some members are involved in rice metal homeostasis transporting metal-chelating molecules, such as deoxymugineic acid (DMA) and nicotianamine (NA). In this work, we present a brief study w ith the rice ZIFL-2 knockout mutant ( oszifl2) . First, we analyzed the ionome of leaves from wild-type (WT, cv. Nipponbare) and oszifl2 plants grown in control conditions. Iron (Fe) and manganese (Mn) concentrations are lower in the leaves of oszifl2 plants, indicating a possible role of OsZIFL2 transporter in metal homeostasis. Next, WT and oszifl2 plants were cultivated under control conditions, Fe and Mn deficiency, and Mn excess for 21 days for shoot and root RNA extraction and for morphological analysis. We quantified the expression of rice genes related to Fe homeostasis by RT-qPCR. Also, growth parameters such as shoot and root length, and number of leaves were measured. The morphological results show that oszifl2 plants have shorter shoot length compared to WT in control conditions and Mn excess. The mutant plants also show a reduction in the number of leaves in Fe deficiency. RT-qPCR analyses confirmed the up-regulation of genes associated with strategy II response to Fe deficiency in WT (Nipponbare) plants. The oszifl2 mutant signalized Fe deficiency through the regulation of IRO2, although genes involved with Fe uptake were not induced, indicating that OsZIFL2 plays a significant role in this process.