Investigation of Arabidopsis HDC1-mediated histone deacetylation and its role in phosphate deficiency response

Abstract

The main focus of this work was to investigate the major transcriptional changes in the root tip upon Pi limitation and the role of HISTONE DEACETYLATION COMPLEX 1 (HDC1), a histone deacetylase-associated protein in Arabidopsis thaliana, in their control. Root-tip specific RNA-sequencing demonstrated that Pi limitation largely influences the expression of genes involved in trehalose metabolism and oxidative stress, while HDC1 knockout mutants exhibit heightened sensitivity to low Pi conditions, both transcriptionally and phenotypically. Moreover, further transcriptional and metabolic profiling of these mutants suggest that HDC1 positively regulates glucosinolate biosynthesis at basal conditions, while it suppresses chlorophyll accumulation in the root tip. This study sheds light on the intricate transcriptional control of Pi responses and unveils the role of HDC1 in Pi signalling, metabolism and chlorophyll biosynthesis in Arabidopsis root tips.

Das Hauptaugenmerk dieser Arbeit lag auf der Analyse grundlegender transkriptioneller Veränderungen in der Wurzelspitze unter Pi-Limitierung und der Rolle von HISTONE DEACETYLATION COMPLEX 1 (HDC1), einem mit Histon-Deacetylasen assoziierten Protein in Arabidopsis thaliana. Die RNA-Sequenzierung, spezifisch für die Wurzelspitze, zeigte, dass Pi-Limitierung die Expression von Genen beeinflusst, die am Trehalose-Stoffwechsel und oxidativem Stress beteiligt sind. HDC1-Knockout-Mutanten zeigten erhöhte Empfindlichkeit gegenüber niedrigem Pi, sowohl auf transkriptioneller als auch phänotypischer Ebene. Zusätzliche transkriptionelle und metabolische Untersuchungen dieser Mutanten legten nahe, dass HDC1 den Glucosinolat-Biosyntheseprozess unter Basalbedingungen positiv reguliert, während es die Chlorophyllakkumulation in der Wurzelspitze unterdrückt. Diese Studie beleuchtet die komplexe transkriptionelle Steuerung der Pi-Antworten und enthüllt die Rolle von HDC1 in der Pi-Antwort, im Stoffwechsel und in der Chlorophyllbiosynthese in den Wurzelspitzen von Arabidopsis.