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microRNA408 and its encoded peptide regulate sulfur assimilation and arsenic stress response in Arabidopsis

拟南芥 生物 小RNA 谷胱甘肽 突变体 非生物胁迫 细胞生物学 基因 表型 生物化学 遗传学
作者
Ravi Shankar Kumar,Hiteshwari Sinha,Tapasya Datta,Mehar Hasan Asif,Prabodh Kumar Trivedi
出处
期刊:Plant Physiology [Oxford University Press]
卷期号:192 (2): 837-856 被引量:6
标识
DOI:10.1093/plphys/kiad033
摘要

Abstract MicroRNAs (miRNAs) are small non-coding RNAs that play a central role in regulating various developmental and biological processes. The expression of miRNAs is differentially modulated in response to various biotic and abiotic stresses. Recent findings have shown that some pri-miRNAs encode small regulatory peptides known as microRNA-encoded peptides (miPEPs). miPEPs regulate the growth and development of plants by modulating corresponding miRNA expression; however, the role of these peptides under different stress conditions remains unexplored. Here, we report that pri-miR408 encodes a small peptide, miPEP408, that regulates the expression of miR408, its targets, and associated phenotype in Arabidopsis. We also report that miR408, apart from Plantacyanin (ARPN) and Laccase3 (LAC3), targets a glutathione S-transferase (GSTU25) that plays a role in sulfur assimilation and exhibits a range of detoxification activities with the environmental pollutant. Plants overexpressing miR408 showed severe sensitivity under low sulfur (LS), arsenite As(III), and LS + As(III) stress, while miR408 mutants developed using the CRISPR/Cas9 approach showed tolerance. Transgenic lines showed phenotypic alteration and modulation in the expression of genes involved in the sulfur reduction pathway and affect sulfate and glutathione accumulation. Similar to miR408 overexpressing lines, the exogenous application of synthetic miPEP408 and miPEP408OX lines led to sensitivity in plants under LS, As(III), and combined LS + As(III) stress compared to the control. This study suggests the involvement of miR408 and miPEP408 in heavy metal and nutrient deficiency responses through modulation of the sulfur assimilation pathway.
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