AtCBF1 Overexpression Confers Tolerance to High Light Conditions at Warm Temperatures in Potato Plants

Abstract

We characterized transcriptional responses of potato plants to multiple abiotic stresses and used this information to identify potential mechanisms through which overexpression of the stress related transcription factor CBF1 from Arabidopsis thaliana (AtCBF1) confers multiple stress tolerance. Most transcriptional changes were specific to each condition, but genes involved in phenyl-propanoid biosynthesis were affected by all abiotic stresses evaluated. Interestingly, over-expression of AtCBF1 in potato plants not only conferred tolerance to low temperatures, as previously reported, but also to high-light conditions at 22 °C, suggesting that it confers multiple stress tolerance by enhancing the ability of plants to cope with an excess of radiant energy. Finally, we found that transcriptional changes triggered by abiotic stress were much larger than those resulting from AtCBF1 over-expression in potato, revealing that overexpression of an heterologous transcription factor causes minor alterations in the plant transcriptome in comparison to transcriptional changes triggered by abiotic stresses.

Caracterizamos respuestas transcripcionales de plantas de papa a múltiples estreses abióticos y utilizamos esta información para identificar mecanismos potenciales a través de los cuales la sobreexpresión del factor de transcripción CBF1 relacionado con agobio de Arabidopsis thaliana (AtCBF1) confiere tolerancia múltiple al estrés. La mayoría de los cambios transcripcionales fueron específicos para cada condición, pero se afectaron los genes involucrados en la biosíntesis de fenil-propanoides por todos los estreses abióticos evaluados. Interesantemente, la sobreexpresión del AtCBF1 en plantas de papa no solo confirieron tolerancia a bajas temperaturas, como se ha reportado previamente, sino también a condiciones de alta luminosidad a 22 °C, lo que sugiere múltiple tolerancia al estrés mediante el aumento de la habilidad de las plantas para hacer frente a un exceso de energía radiante. Finalmente, encontramos que los cambios transcripcionales disparados por el agobio abiótico fueron mayores que aquellos que resultaron de la sobreexpresión de AtCBF1 en papa, revelando que la sobreexpresión de un factor heterólogo de transcripción causa alteraciones menores en el transcriptoma de la planta en comparación a cambios transcripcionales disparados por estreses abióticos.