The micro-RNA72c-APETALA2-1 node as a key regulator of the common bean-Rhizobium etli nitrogen fixation symbiosis.
Micro-RNAs are recognized as important posttranscriptional regulators in plants. The relevance of micro-RNAs as regulators of the legume-rhizobia nitrogen-fixing symbiosis is emerging. The objective of this work was to functionally characterize the role of micro-RNA172 (miR172) and its conserved target APETALA2 (AP2) transcription factor in the common bean (Phaseolus vulgaris)-Rhizobium etli symbiosis. Our expression analysis revealed that mature miR172c increased upon rhizobial infection and continued increasing during nodule development, reaching its maximum in mature nodules and decaying in senescent nodules. The expression of AP2-1 target showed a negative correlation with miR172c expression. A drastic decrease in miR172c and high AP2-1 mRNA levels were observed in ineffective nodules. Phenotypic analysis of composite bean plants with transgenic roots overexpressing miR172c or a mutated AP2-1 insensitive to miR172c cleavage demonstrated the pivotal regulatory role of the miR172 node in the common bean-rhizobia symbiosis. Increased miR172 resulted in improved root growth, increased rhizobial infection, increased expression of early nodulation and autoregulation of nodulation genes, and improved nodulation and nitrogen fixation. In addition, these plants showed decreased sensitivity to nitrate inhibition of nodulation. Through transcriptome analysis, we identified 114 common bean genes that coexpressed with AP2-1 and proposed these as being targets for transcriptional activation by AP2-1. Several of these genes are related to nodule senescence, and we propose that they have to be silenced, through miR172c-induced AP2-1 cleavage, in active mature nodules. Our work sets the basis for exploring the miR172-mediated improvement of symbiotic nitrogen fixation in common bean, the most important grain legume for human consumption.
Centro de Ciencias Genómicas (B.N.-F., L.P.I., A.L., S.I.F., M.R., S.P., L.G., G.H.), Laboratorio Nacional de Microscopía Avanzada (X.A.-A.), and Departamento de Biología Molecular de Plantas (J.L.R.), Instituto de Biotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, Morelos 62210, Mexico; andLaboratorio de Genómica Funcional de Leguminosas, Facultad de Estudios Superiores Iztacala, Universidad Nacional Autónoma de México, Tlalnepantla, Edo de Mexico 54090, Mexico (O.V.-L.).
Bárbara
B
Nova-Franco
Centro de Ciencias Genómicas (B.N.-F., L.P.I., A.L., S.I.F., M.R., S.P., L.G., G.H.), Laboratorio Nacional de Microscopía Avanzada (X.A.-A.), and Departamento de Biología Molecular de Plantas (J.L.R.), Instituto de Biotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, Morelos 62210, Mexico; andLaboratorio de Genómica Funcional de Leguminosas, Facultad de Estudios Superiores Iztacala, Universidad Nacional Autónoma de México, Tlalnepantla, Edo de Mexico 54090, Mexico (O.V.-L.).
Luis P
LP
Íñiguez
Centro de Ciencias Genómicas (B.N.-F., L.P.I., A.L., S.I.F., M.R., S.P., L.G., G.H.), Laboratorio Nacional de Microscopía Avanzada (X.A.-A.), and Departamento de Biología Molecular de Plantas (J.L.R.), Instituto de Biotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, Morelos 62210, Mexico; andLaboratorio de Genómica Funcional de Leguminosas, Facultad de Estudios Superiores Iztacala, Universidad Nacional Autónoma de México, Tlalnepantla, Edo de Mexico 54090, Mexico (O.V.-L.).
Oswaldo
O
Valdés-López
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Xochitl
http://orcid.org/0000-0002-2481-7715
X
Alvarado-Affantranger
Centro de Ciencias Genómicas (B.N.-F., L.P.I., A.L., S.I.F., M.R., S.P., L.G., G.H.), Laboratorio Nacional de Microscopía Avanzada (X.A.-A.), and Departamento de Biología Molecular de Plantas (J.L.R.), Instituto de Biotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, Morelos 62210, Mexico; andLaboratorio de Genómica Funcional de Leguminosas, Facultad de Estudios Superiores Iztacala, Universidad Nacional Autónoma de México, Tlalnepantla, Edo de Mexico 54090, Mexico (O.V.-L.).
Alfonso
A
Leija
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Sara I
SI
Fuentes
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Mario
M
Ramírez
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Sujay
S
Paul
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José L
http://orcid.org/0000-0001-5129-9741
JL
Reyes
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Lourdes
http://orcid.org/0000-0003-0004-9106
L
Girard
Centro de Ciencias Genómicas (B.N.-F., L.P.I., A.L., S.I.F., M.R., S.P., L.G., G.H.), Laboratorio Nacional de Microscopía Avanzada (X.A.-A.), and Departamento de Biología Molecular de Plantas (J.L.R.), Instituto de Biotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, Morelos 62210, Mexico; andLaboratorio de Genómica Funcional de Leguminosas, Facultad de Estudios Superiores Iztacala, Universidad Nacional Autónoma de México, Tlalnepantla, Edo de Mexico 54090, Mexico (O.V.-L.) gina@ccg.unam.mx.
Georgina
http://orcid.org/0000-0001-6214-311X
G
Hernández
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