SCOPUS
SCIE
The overexpression of <i>OsNAC9</i> alters the root architecture of rice plants enhancing drought resistance and grain yield under field conditions
저자
Redillas, Mark C.F.R. ; Jeong, Jin S. ; Kim, Youn S. ; Jung, Harin ; Bang, Seung W. ; Choi, Yang D. ; Ha, Sun‐ ; Hwa ; Reuzeau, Christophe ; Kim, Ju‐ ; Kon
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2012
작성언어
-주제어
등재정보
SCOPUS,SCIE
자료형태
학술저널
수록면
792-805(14쪽)
제공처
<P><B>Summary</B></P><P>Drought conditions limit agricultural production by preventing crops from reaching their genetically predetermined maximum yields. Here, we present the results of field evaluations of rice overexpressing <I>OsNAC9,</I> a member of the rice NAC domain family. Root‐specific (<I>RCc3</I>) and constitutive (<I>GOS2</I>) promoters were used to overexpress <I>OsNAC9</I> and produced the transgenic <I>RCc3:OsNAC9</I> and <I>GOS2:OsNAC9</I> plants. Field evaluations over two cultivating seasons showed that grain yields of the <I>RCc3:OsNAC9</I> and the <I>GOS2:OsNAC9</I> plants were increased by 13%–18% and 13%–32% under normal conditions, respectively. Under drought conditions, <I>RCc3:OsNAC9</I> plants showed an increased grain yield of 28%–72%, whilst the <I>GOS2:OsNAC9</I> plants remained unchanged. Both transgenic lines exhibited altered root architecture involving an enlarged stele and aerenchyma. The aerenchyma of <I>RCc3:OsNAC9</I> roots was enlarged to a greater extent than those of <I>GOS2:OsNAC9</I> and non‐transgenic (NT) roots, suggesting the importance of this phenotype for enhanced drought resistance. Microarray experiments identified 40 up‐regulated genes by more than threefold (<I>P </I><<I> </I>0.01) in the roots of both transgenic lines. These included <I>9‐cis‐epoxycarotenoid dioxygenase</I>, an ABA biosynthesis gene, <I>calcium‐transporting ATPase</I>, a component of the Ca<SUP>2+</SUP> signalling pathway involved in cortical cell death and aerenchyma formation, <I>cinnamoyl CoA reductase 1</I>, a gene involved in lignin biosynthesis, and <I>wall‐associated kinases¸</I> genes involved in cell elongation and morphogenesis. Interestingly, <I>O‐methyltransferase</I>, a gene necessary for barrier formation, was specifically up‐regulated only in the <I>RCc3:OsNAC9</I> roots. Such up‐regulated genes that are commonly and specifically up‐regulated in <I>OsNAC9</I> transgenic roots may account for the altered root architecture conferring increased drought resistance phenotype.</P>
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