フィトクロムとクリプトクロムの階層的結合は、シロイヌナズナの発達の安定性と光変調を調整する

植物では、開発は光環境の強力な変動の下で行われる継続的なプロセスです。ここでは、激しい白色光の下で成長したシロイヌナズナ植物では、発達プロセスへの光受容体クリプトクロム2の結合が以前に高く評価されていたよりも広いことを示しています。野生型と比較して、Cry2変異体は、レポーターに融合したLHCB1*2プロモーターの活性の低下を示し、開花が遅れました。Cry2変異は、胚軸成長の阻害、子葉の展開、栄養段階での葉産生の速度、および生殖段階への移行後の発達のペースも減少させました。しかし、これらの効果は、クリプトクロム1の存在下でのみ明らかであり、場合によってはフィトクロムAおよび/またはフィトクロムB.補完的である場合、cry2変異はクリプトクロム1およびフィトクロムAの新規役割を明らかにしました。LHCB1*2プロモーターの活性はより高かったCry1 Cry2変異体はCry2変異体よりもcry2変異体であり、cry1が光合成遺伝子の青色光抑制に関与している可能性があることを示唆しています。驚くべきことに、PHYA cry1 cry2トリプル変異体は早期に開花し、cry1 cry2二重変異体よりも光周期に対するより良い反応を示し、phyaが開花の光抑制に関与していることを示しています。成長と発達は、四重層Phyb cry1 cry2変異体で著しく損なわれました。発達の安定性と光変調は、フィトクロムA、フィトクロムB、クリプトクロム1、およびクリプトクロム2の相対的な活動の文脈依存の階層と組み合わせて、発達プロセスに同時に結合することによって達成されることを提案します。

In plants, development is a continuing process that takes place under strong fluctuations of the light environment. Here we show that in Arabidopsis thaliana plants grown under intense white light, coupling of the photoreceptor cryptochrome 2 to developmental processes is broader than previously appreciated. Compared to the wild type, the cry2 mutant showed reduced activity of a Lhcb1*2 promoter fused to a reporter, and delayed flowering. The cry2 mutation also reduced the inhibition of hypocotyl growth, the unfolding of the cotyledons, the rate of leaf production during the vegetative phase, and the pace of development after transition to the reproductive stage; but these effects were obvious only in the absence of cryptochrome 1 and in some cases phytochrome A and/or phytochrome B. Complementary, the cry2 mutation uncovered novel roles for cryptochrome 1 and phytochrome A. The activity of the Lhcb1*2 promoter was higher in the cry1 cry2 mutant than in the cry2 mutant, suggesting that cry1 could be involved in blue-light repression of photosynthetic genes. Surprisingly, the phyA cry1 cry2 triple mutant flowered earlier and showed better response to photoperiod than the cry1 cry2 double mutant, indicating that phyA is involved in light repression of flowering. Growth and development were severely impaired in the quadruple phyA phyB cry1 cry2 mutant. We propose that stability and light modulation of development are achieved by simultaneous coupling of phytochrome A, phytochrome B, cryptochrome 1 and cryptochrome 2 to developmental processes, in combination with context-dependent hierarchy of their relative activities.