シロイヌナズナのデラタンパク質とジベレリンが調節した種子発芽と花の発達

RGA（GA1-3のリプレッサー）およびGAI（ジベレリンが非感受性）は、シロイヌナズナの植物ホルモンジベレリン（GA）シグナル伝達の負の調節因子です。GA欠損変異体Ga1-3は、花が遅くなり、雄のような花を生成する非角質の極端な小人です。RGAおよびGAIヌル対立遺伝子は相乗的に相互作用してGA1-3で栄養成長と花の開始を救い、RGAとGAIがこれらのプロセスの主要な抑制因子であることを示しています。ただし、RGAとGAIの組み合わせは、GA1-3で種子発芽や花の発達を救うことはできません。RGAとGAIは、植物調節タンパク質のGRASファミリー内のDellaサブファミリーに属します。3つの追加のDellaタンパク質RGL1、RGL2、およびRGL3は、シロイヌナズナに存在します。以前の研究は、RGL2およびおそらくRGL1が種子発芽を制御するという証拠を提供しました。RGL遺伝子の機能をさらに調査するために、リアルタイムPCRによる5つのデラタンパク質遺伝子すべての発現プロファイルを調べました。RGAおよび、それほどではないが、GAI mRNAはすべての組織で遍在的に発現していましたが、RGL1、2、および3つの転写産物は、発芽種子および/または花およびサイリックでのみ高レベルで存在していました。新しく分離されたRGL1、RGL2、およびRGL3 T-DNA挿入変異体を使用して、RGL2が種子発芽の主要なリプレッサーであることを実証しました。さらに、RGA、RGL1、およびRGL2がすべて花の発達の調節に関与しているという証拠を提供しました。興味深いことに、RGL2発現は、転写レベルだけでなく調節されます。吸収種子のRGL2タンパク質は、GA処理によって急速に分解され、RGL2分解が発生するためにF-boxタンパク質Sly1が必要であることを示しました。

RGA (repressor of ga1-3) and GAI (gibberellin insensitive) are negative regulators of plant hormone gibberellin (GA) signaling in Arabidopsis. The GA-deficient mutant ga1-3 is a nongerminating, extreme dwarf that flowers late and produces male-sterile flowers. The rga and gai null alleles interact synergistically to rescue vegetative growth and floral initiation in ga1-3, indicating that RGA and GAI are major repressors for these processes. However, rga and gai in combination cannot rescue seed germination or floral development in ga1-3. RGA and GAI belong to the DELLA subfamily within the GRAS family of plant regulatory proteins. Three additional DELLA proteins RGL1, RGL2, and RGL3 are present in Arabidopsis. Previous studies provided evidence that RGL2 and possibly RGL1 control seed germination. To investigate further the function of the RGL genes, we examined the expression profiles of all 5 DELLA protein genes by real-time PCR. RGA and, to a lesser extent, GAI mRNAs were expressed ubiquitously in all tissues, whereas RGL1, 2, and 3 transcripts were present at high levels only in germinating seeds and/or flowers and siliques. Using the newly isolated rgl1, rgl2, and rgl3 T-DNA insertion mutants, we demonstrated that RGL2 is the major repressor in seed germination. We further provided evidence that RGA, RGL1, and RGL2 are all involved in modulating floral development. Interestingly, RGL2 expression is regulated not only at the transcript level. We showed that RGL2 protein in imbibed seeds is rapidly degraded by GA treatment and that the F-box protein SLY1 is required for RGL2 degradation to occur.