Respostas hipoxicas discretas e específicas de células nas raízes de Arabidopsis resolvidas por transcriptômica de núcleos únicos

Com a intensificação de eventos de inundação imprevisíveis devido ao aquecimento global, há uma necessidade de entender como as células das raízes percebem e respondem à privação de oxigênio. O uso de sequenciamento de RNA de núcleos únicos (snRNA-Seq) de alto rendimento permite o exame de perfis de expressão gênica em tipos celulares discretos. Segmentos das extremidades das raízes de plântulas de Arabidopsis submetidos a tratamentos normóxicos (21% de oxigênio) ou hipoxicos (4% de oxigênio) por 4 horas foram analisados por snRNA-Seq. A hipoxia induz uma grande reconfiguração do transcriptoma, mais proeminente nas células meristemáticas da raiz, com a exclusão do centro quiescente (QC), que é vulnerável a baixos níveis de oxigênio. As mudanças no metabolismo de carbono e nitrogênio por baixo oxigênio estavam centradas em um aumento da demanda por carboidratos para impulsionar a fermentação glicolítica, a redução de nitrato para sustentar processos energéticos e o desvio do ciclo do TCA por meio da regulação positiva da aspartato aminotransferase. A redução de nitrato e nitrito em células hipoxicas contribui para o metabolismo de aminoácidos e a utilização de NO no ciclo fitoglobina-óxido nítrico para diminuir o nível redox e sustentar a produção de energia. Em conclusão, o uso de snRNA-Seq fornece um atlas de alta resolução de eventos de expressão gênica que definem respostas específicas de células da raiz ao baixo oxigênio.