The cytosolic invertase NI6 affects vegetative growth, flowering, fruit set, and yield in tomato

Abstract

Sucrose metabolism is important for most plants, both as the main source of carbon and via signaling mechanisms that have been proposed for this molecule. A cleaving enzyme, invertase (INV) channels sucrose into sink metabolism. Although acid soluble and insoluble invertases have been largely investigated, studies on the role of neutral invertases (A/N-INV) have lagged behind. Here, we identified a tomato A/N-INV encoding gene (NI6) co-localizing with a previously reported quantitative trait locus (QTL) largely affecting primary carbon metabolism in tomato. Of the eight A/N-INV genes identified in the tomato genome, NI6 mRNA is present in all organs, but its expression was higher in sink tissues (mainly roots and fruits). A NI6-GFP fusion protein localized to the cytosol of mesophyll cells. Tomato NI6-silenced plants showed impaired growth phenotype, delayed flowering and a dramatic reduction in fruit set. Global gene expression and metabolite profile analyses of these plants revealed that NI6 is not only essential for sugar metabolism, but also plays a signaling role in stress adaptation. We also identified major hubs, whose expression patterns were greatly affected by NI6 silencing; these hubs were within the signaling cascade that coordinates carbohydrate metabolism with growth and development in tomato.Fil: Coluccio Leskow, Carla. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Conte, Mariana. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Buenos Aires; ArgentinaFil: Del Pozo, Talia. Universidad Mayor; ChileFil: Bermúdez, Luisa. Universidad de Buenos Aires; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Buenos Aires; ArgentinaFil: Lira, Bruno Silvestre. Universidade de Sao Paulo; BrasilFil: Gramegna, Giovanna. Universidade de Sao Paulo; BrasilFil: Baroli, Irene Mabel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada; ArgentinaFil: Burgos, Estanislao. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Zavallo, Diego. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Kamenetzky, Laura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Biociencias, Biotecnología y Biología Traslacional; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Asís, Ramón. Universidad Nacional de Córdoba; ArgentinaFil: Gonzalez, Mauricio. Universidad Mayor; ChileFil: Fernie, Alisdair Robert. Institut Max Planck fur Molekulare Physiologie; AlemaniaFil: Rossi, Maria Magdalena. Universidade de Sao Paulo; BrasilFil: Osorio, Sonia. Consejo Superior de Investigaciones Científicas; España. Universidad de Málaga; EspañaFil: Carrari, Fernando Oscar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina. Universidad de Buenos Aires; Argentin

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