Heat is one of the major environmental stressors that negatively affects alfalfa production. Previously, we reported the role of microRNA156 (miR156) in heat tolerance; however, the mechanism and downstream genes involved in this process were not fully studied. To provide further insight, we compared an empty vector control and miR156-overexpressing alfalfa plants (miR156+) after exposing them to heat stress (40 °C) for 24 h. We collected leaf samples for transcriptome analysis to illustrate the miR156-regulated molecular mechanisms underlying the heat stress response. A total of 3579 differentially expressed genes (DEGs) were detected exclusively in miR156+ plants under heat stress using the Medicago sativa genome as a reference. GO and KEGG analysis indicated that these DEGs were mainly involved in “polysaccharide metabolism”, “response to chemical”, “secondary metabolism”, “carbon metabolism”, and “cell cycle”. Transcription factors predicted in miR156+ plants belonged to the TCP family, MYB, ABA response element-binding factor, WRKY, and heat shock transcription factor. We also identified two new SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-LIKE (SPL) family gene members (SPL8a and SPL12a), putatively regulated by miR156. The present study provided a comprehensive transcriptome profile of alfalfa, identified a number of genes and pathways, and revealed an miR156-regulated network of mechanisms at the gene expression level to modulate heat responses in alfalfa.

La chaleur est un des stress environnementaux majeurs qui affectent le plus négativement la production de la luzerne. Antérieurement, les auteurs ont décrit un rôle important du microARN156 (miR156) dans la tolérance à la chaleur, mais le mécanisme et les gènes impliqués en aval dans cette tolérance n’avaient pas été étudiés pleinement. Pour apporter un éclairage plus complet, les auteurs ont comparé les transcriptomes de plants de luzerne transformés soit avec un vecteur vide ou une construction menant à la surexpression de miR156 (miR156+) suite à une exposition à un stress thermique (40 °C) pendant 24 h. Des échantillons foliaires ont été récoltés pour réaliser une analyse transcriptomique en vue d’identifier les mécanismes moléculaires qui sous-tendent la réponse au stress thermique et qui sont régulés par miR156. En employant le génome de référence du Medicago sativa, 3579 gènes exprimés de manière différentielle (DEG) ont été détectés exclusivement chez les plantes miR156+ en condition de stress thermique. Une analyse des sentiers GO et KEGG a montré que ces DEG étaient principalement associés aux processus suivants : « métabolisme des polysaccharides », « réponse aux produits chimiques », « métabolisme secondaire », « métabolisme du carbone » et « cycle cellulaire ». Les facteurs de transcription prédits chez les plantes miR156+ appartenaient aux familles TCP, MYB, facteur se liant à l’élément de réponse à l’ABA, WRKY et de réponse au choc thermique. Les auteurs ont également identifié deux nouveaux membres de la famille SPL (SPL8a et SPL12a) qui seraient possiblement régulés par miR156. La présente étude contribue un profil transcriptomique exhaustif de la luzerne, identifie plusieurs gènes et sentiers, et révèle le réseau de mécanismes qui sont régulés par miR156 au niveau transcriptomique en vue de moduler les réponses à la chaleur chez la luzerne. [Traduit par la Rédaction]