Transcript and metabolic adjustments triggered by drought in Ilex paraguariensis leaves

Ilex paraguariensis (yerba mate) is cultivated in the subtropical region of South America, where the occurrence of drought episodes limit yield. To explore the mechanisms that allow I. paraguariensis to overcome dehydration, we investigated (1) how gene expression varied between water-stressed and non-stressed plants and (2) in what way the modulation of gene expression was linked to physiological status and metabolite composition. A total of 4920 differentially expressed transcripts were obtained through RNA-Seq after water deprivation. Drought induced the expression of several transcripts involved in the ABA-signalling pathway. Stomatal closure and leaf osmotic adjustments were promoted to minimize water loss, and these responses were accompanied by a high transcriptional remodeling of stress perception, signalling and transcriptional regulation, the photoprotective and antioxidant systems, and other stress-responsive genes. Simultaneously, significant changes in metabolite contents were detected. Glutamine, phenylalanine, isomaltose, fucose, and malate levels were shown to be positively correlated with dehydration. Principal component analysis showed differences in the metabolic profiles of control and stressed leaves. These results provide a comprehensive overview of how I. paraguariensis responds to dehydration at transcriptional and metabolomic levels and provide further characterization of the molecular mechanisms associated with drought response in perennial subtropical species.

Fil: Acevedo, Raúl Maximiliano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Botánica del Nordeste. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Botánica del Nordeste; Argentina

Fil: Avico, Edgardo Hernán. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Botánica del Nordeste. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Botánica del Nordeste; Argentina

Fil: González, Sergio Alberto. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación En Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina

Fil: Acácio Rodriguez, Salvador. Universidade Federal de Viçosa; Brasil

Fil: Rivarola, Maximo Lisandro. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación En Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina

Fil: Paniego, Norma Beatriz. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación En Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina

Fil: Nunes-Nesi, Adriano. Universidade Federal de Viçosa; Brasil

Fil: Ruiz, Oscar Adolfo. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigaciones Agropecuarias. Instituto de Fisiología y Recursos Genéticos Vegetales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús). Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús); Argentina

Fil: Sansberro, Pedro Alfonso. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Botánica del Nordeste. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Botánica del Nordeste; Argentina