Rootstock mediates transcriptional regulation of citrulline metabolism in grafted watermelon
Mediação do porta-enxerto na regulação transcricional do metabolismo da citrulina na melancia enxertada
Braz. j. biol; 81 (1), 2021
Publication year: 2021
Abstract Citrulline is a non-essential amino acid, involved in key biological functions in plants and humans. Rootstocks have a major impact on citrulline accumulation in grafted watermelon. Information regarding rootstock induced changes in citrulline metabolism is elusive. To understand the regulatory mechanism, parallel changes in the expression profiles of citrulline metabolic genes and citrulline content of watermelon were monitored during the development of self-rooted watermelon and watermelon grafted onto pumpkin, wild and bottle gourd rootstocks. Results demonstrated that rootstocks regulated the expression profiles in different ways to influence the citrulline content. GAT, NAGPR, ASS3 ASS2 and Asl2 showed the negative correlation with citrulline content in pumpkin grafted watermelon. Pumpkin rootstock promoted the citrulline content by high down-regulation and synergistic effect of ASS2, ASS3, ASL1 and ASl2 genes. In wild grafted watermelon, citrulline was accumulated as a result of down regulation of GAT, NAGS and ASL2 genes, which showed an inverse correlation with citrulline. In gourd grafted watermelon, changes in citrulline content were observed to be linked with lower expressions of GAT, NAGK, ASS2, ASS3, ASL1 and ARG which were negatively correlated with citrulline content. Our study will provide the basis to understand the molecular mechanism of citrulline accumulation in various rootstocks.
Resumo A citrulina é um aminoácido não essencial, envolvida em importantes funções biológicas de plantas e seres humanos. Os porta-enxertos têm um grande impacto no acúmulo de citrulina na melancia enxertada. Informações sobre alterações induzidas por porta-enxertos no metabolismo da citrulina ainda não foram descritas. Para entender o mecanismo regulatório, foram monitoradas mudanças paralelas nos perfis de expressão dos genes metabólicos de citrulina e no teor de citrulina da melancia durante o desenvolvimento da melancia e da melancia enxertada em porta-enxertos de abóbora, silvestre e cabaça. Os resultados demonstraram que o porta-enxerto regulou os perfis de expressão de diferentes maneiras para influenciar no conteúdo de citrulina. GAT, NAGPR, ASS3, ASS2 e ASL2 apresentaram correlação negativa com o teor de citrulina em melancia enxertada de abóbora. O porta-enxerto de abóbora promoveu o conteúdo de citrulina por meio de baixa regulação e efeito sinérgico de duas famílias de genes ASS e ASL. Na melancia enxertada, a acumulação de citrulina resultou na regulação negativa de GAT, NAGS e ASL2, que mostraram uma correlação inversa com a citrulina. Na melancia enxertada, observou-se que as alterações no conteúdo de citrulina foram associadas a menores expressões de GAT, NAGK, ASS2, ASS3, ASL1 e ARG, que foram negativamente correlacionadas com o conteúdo de citrulina. Esses resultados fornecem a base para identificar o mecanismo molecular do acúmulo de citrulina em vários porta-enxertos.